Dimensionering

Majoriteten av alla icke nätanslutna system innehåller en batteribank som fungerar som en buffert. Batteribanken består av ett eller flera batterier som serie alt. parallellkopplas. Batterispänningen brukar normalt vara 12,24 eller 48V. Storleken på en batteribank anges i Ah (Amperetimmar). Genom att multiplicera batterispänning med antalet amperetimmar får men ett teoretiskt värde på hur många Wh (wattimmar) som maximalt kan lagras. Detta är ett teoretiskt värde som varierar bla. beroende på temperatur och belastning på batteribanken. För att inte förkorta livslängden på batteribanken bör man inte använda mer än ca 65->75% av tillgänglig kapacitet.
Med fördel så kan man dra in 2 st parallella elsystem, ett som kommer från batteribanken (12 -> 48VDC) och ett 230VAC som kommer från omformare och/eller elverk. Fördelen med denna lösning är att man kan använda produkter som är gjorda för tex. 12V utan att då gå vägen via 12VDC -> 230VAC -> 12VDC (dessa omvandlingar innebär energiförluster) -> tex. LED/halogenlampor, digital-TV mottagare, 12V kylskåp (att föredra då dessa brukar vara energisnålare än 230V varianter).

Felkällor vid dimensionering av elsystemet
Nedan så förklaras hur man beräknar storleken på batteribanken och tillhörande solpaneler/ev. vindgenerator. Man skall ha i minnet att trots att man gjort noggranna beräkningar så finns det felkällor som är svåra att förutse och som varierar beroende på väder o vind, levnadsvanor etc. Tänk på att:

  • Strömbehovet kan variera över tiden, tex. kan perioder av dåligt väder innebära betydligt mer TV-tittande osv. än vad som är beräknat, man börjar använda mer utrustning tex. Laptop, grästrimmer osv.
  • Batterier är förbrukningsvaror som med tiden tappar lite av sin kapacitet.
  • Laddning från solpaneler/vindgenerator varierar beroende på väderlek. Dessutom uppstår det förluster under laddning av batteribanken vilket gör att man måste ladda med mer Ah än vad som sedan kan användas, uppskattningsvis är den förlusten ca 10%.

När man räknar på elsystemet så avrunda gärna ”åt fel håll” så får du en liten marginal, och om ekonomin tillåter så välj gärna tex. en lite större solpanel.

Dimensionering
Det som styr dimensioneringen av en anläggning är i första hand hur stort behovet av el beräknas vara, först när man har en skaplig bild över hur stort elbehov man har kan man börja fundera på övriga saker som tex. vilken batterispänning som är lämplig, vilka energikällor som kan vara lämpligt och hur stora dessa bör vara, skall jag installera 230VAC osv...
Börja med att räkna på strömförbrukningen av dom elförbrukarna som kommer vara inkopplade hela tiden, tex. kylskåp, ev. 12/24V -> 230V omvandlare. Elförbrukningen kan anges antagligen i Watt (W) eller i Amperé (A). För enkelhetens skull så räknas elförbrukningen om till "Amperetimmar per dygn" (Ah/dygn) enligt formeln: (strömförbrukning(A) * 24h), eller om man vet effektförbrukningen i Watt: (effektförbrukning(W)/batterispänning(V) * 24h). Försök sedan att på samma sätt beräkna/uppskatta dygnsförbrukningen på övrig utrustning som används mer intermittent. Används en 12/24VDC -> 230VAC omvandlare så bör man även ta hänsyn till verkningsgraden på omvandlaren när man räknar på 230VAC utrustning, ex: effektförbrukning/(verkningsgrad (%) / 100) = verklig effektförbrukning, normalt är verkningsgraden mellan 90 -> 95% - glöm inte att även räkna med omvandlarens tomgångsström!.
Exempel beräkning av strömförbrukning, batterispänning 12 Volt:

Utrustning Strömförbrukning (medelv) Tid/dygn Ah/dygn
Litet kylskåp 0.7A 24h 16.8Ah
Omformare 230VAC (tomgång) 0.3A 24h 7.2Ah
Liten LCD-TV, 230VAC 3.5A 3h 10.5Ah
Div. LED Belysning 0.5A 4h 2Ah
Olika laddare 1A 1h 1Ah
Summa 37.5Ah

I exemplet ovan så beräknar vi den ungefärliga strömförbrukningen per dag till 37.5Ah. För att beräkna storleken på batteribanken resp hur kraftig solpanel och/eller vindgenerator som behövs så finns det lite olika filosofier, antagligen dimensionerar man batteribanken så att den klarar att leverera all ström som går åt under vistelsen i stugan och att sedan solpanelen/vindgeneratorn laddar upp batterierna tills nästa gång (den ström som produceras under vistelsen bortser man från, den blir en säkerhetsmarginal), vilket i vårat exempel, beräknat på att stugan används 7 dagar i streck och att vi utnyttgar batteribanken till 2/3: (37.5Ah * 7 dgr)/0.667 = 394Ah. Solpanelen/vindgeneratorn kan i detta fall vara ganska liten – all ström tas från batteribanken så det räcker om panelen hinner ladda upp batteribanken tills nästa gång stugan används. För att beräkna storleken behöver vi veta:

Hur mycket ger en solpanel/vindgenerator?

Vindkraft: Den energi som genereras av en vindgenerator beror på många faktorer, men för att få en grov uppskattning så kan man multiplicera märkeffekten med 1500 för platser som har sämre vindförhållanden och upp till 3000 för platser med utmärkta vindförhållanden för att få fram årsproduktionen. Exempelvis så skulle en vindgenerator med märkeffekten 400 Watt ge mellan 600 000 Wh/år (600 kWh/år) och 1 200 000 Wh/år. För att räkna om det till Ah/dag så används formeln: Whår / (365 * batterispänning) = Ah/dag. Tänk på att det normalt blåser det mindre under sommaren och dessa siffror gäller på årsbasis, skall du använda stugan mest på sommaren så minst halvera detta värde!

Solpaneler: För att beräkna produktionen av en solpanel så använd nedanstående tabell. Multiplicera solpanelens maxeffekt med den faktor som står under resp. månad. Dividera sedan med batterispänningen för att få fram Ah/dag, formel: Maxeffekt * faktor / batterispänning = Ah/dag.

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec
1.05 2.51 3.71 4.86 5.27 4.39 3.67 3.5 2.67 1.94 0.66 0.71

för att återgå till exemplet tidigare så kan vi använda ovanstående faktorer för att räkna fram hur stor solpanelen behöver vara för att ladda upp våran batteribank (som vi har beräknat behöva vara på ca 400Ah varav vi har använt 262Ah) på tex. 21 dagar under Juni-Juli-Augusti. Vi behöver då en laddning på 262Ah/21dgr = 13Ah/dag. Om vi ”möblerar om” lite i ovanstående formel enligt: (batterispänning * Ah/dag)/faktor = Maxeffekt kan vi räkna ut panelens storlek, 12V*13Ah/3.5 = 45 Watt. Vi kan också räkna ut att under den tiden vi är i stugan kommer solpanelen på 45 Watt bidra med 7dgr * 13Ah= 91Ah, vilket då kommer vara en säkerhetsmarginal mot tex. ökad strömförbrukning eller sämre väder.

Om vi istället vill kunna använda stugan obegränsat under sommaren måste vi dimensionera panelen så att den klarar att leverera dagsbehovet av ström, som vi tidigare räknade ut till 37.5Ah, vilket då blir 12V * 37.5Ah / 3.5 = 129W. Batteribanken kan då minskas beroende på hur stor marginal man vill ha.

Man kan även räkna på ett mellanting där man tex. använder 1/3 av batteribanken efter 7 dagar (resterande 1/3 är säkerhetsmarginal) och dimensionerar solpanelen efter detta. Batteribanken som vi tidigare har bestämt vara på 400Ah utnyttjar vi då 133Ah från under en 7-dagarsperiod, vilket då blir 133Ah/ 7 dagar = 19Ah/dag. Resterande 37.5Ah – 19Ah = 18.5Ah måste då komma från solpanelen, vilken då behöver ha en effekt på 12V * 18Ah/3.5=62Watt.