Veiligheid
Voordat ons met die vier stappe begin, is dit belangrik om kennis te neem van veiligheidspraktyke tydens elektriese installasies en van regulasies en installasiestandaarde. Plaaslike regulasies vereis dat ‘n Voldoeningssertifikaat of CoC (Certificate of Compliance) vir elke elektriese installasie uitgereik sal word. Natuurlik geld dit ook vir sonstelsels. Die funksie van ‘n CoC is om die verbruiker te verseker dat die elektriese stelsel getoets is en dat dit veilig verklaar is vir gebruik. In Suid-Afrika is daar drie vlakke van elektriese vakmanne, naamlik:
- Enkelfasetoetser,
- Installasie-elektrisiën, en
- Meesterelektrisiën.
Ten einde ‘n CoC uit te reik vir gelykstroominstallasies, is dit vir die elektrisiën nodig om ten minste ‘n Installasie-elektrisiën of ‘n Meesterelektrisiën te wees omdat Enkelfasetoetsers nie ‘n gelykstroominstallasie mag goedkeur nie.
Sonkragstelsels
Sonkragstelsels is besig om aansienlik in gewildheid toe te neem. Dit word toegeskryf aan die relatiewe lae insetkoste om so ‘n stelsel aan te skaf. Verder hou alternatiewe energiestelsels ook ander voordele in, soos byvoorbeeld elektriese kragsekerheid en goedkoper elektriese energie as wat Eskom self kan voorsien.
Na gelang van die groei in belangstelling vir hernubare energiestelsels word toenemend klem gelê op die veilige ontwerp en installasie van sulke stelsels. Met bogenoemde veiligheidsvereistes in gedagte, poog hierdie artikel om ‘n paar beginsels neer te lê om dit vir lesers eenvoudiger te maak om die nodige berekenings te doen ten einde ‘n Sonkragstelsel aan te skaf.
Vier Stappe om die grootte van jou sonkragstelsel te bepaal
Oor die jare heen het ons vier stappe geïdentifiseer wat dit relatief eenvoudig maak om die grootte van sonkragstelsels te bereken. In hierdie artikel wil ons graag hierdie vier stappe met die lesers deel. Die vier stappe maak net voorsiening vir die berekening van die grootte van die batterybank en die sonpanele. Let asseblief op dat daar ook ander berekeninge is wat nie in die artikel bespreek word nie. Ander berekeninge sluit onder ander in:
- Kabelgroottes vir panele en batterye
- Smeltdraad- en stroombrekerspesifikasievereistes by batterye en sonpanele
- Wisselrigtergroottes
- Paneeluitleg en -ontwerp
- C-getalberekeninge van loodsuur batterye, ens.
Die 4 stappe kan as volg gelys word:
- Bereken elektriese energie verbruik
- Bereken batterybank se grootte
- Bereken die grootte van die sonkragstelsel ten einde die batterye te laai
- Bereken die grootte van die laaibeheerder
Stap 1: Bereken jou energieverbruik
Om energie verbruik te bereken word die drywing in “watt” van elke las vermenigvuldig met die tyd wat die las in gebruik is. Gestel daar is 8 gloeilampe van 10 watt elk wat gebruik gaan word vir ‘n periode van 8 uur. Die berekening is soos volg:
10 watt x 8 gloeilampe = 80 watt
80 watt x 8 uur = 640 watt-uur (Wh)
Stap 2: Bereken die batterygrootte vir die stelsel
Om ‘n battery te kies kan veral in die geval van ‘n loodsuurbattery, ‘n uitdaging wees. Talle kritiese faktore moet in aanmerking geneem word ten einde die battery se leeftyd te verleng. Vir die doeleindes van dié artikel gaan ons die eenvoudige benadering volg deur nie ‘n battery te kies na aanleiding van die las nie, maar eerder te kyk na die benodigde energieverbruik. Daar word weereens, ter wille van vereenvoudiging, aanvaar dat ons net die helfte van die energie in die battery gaan gebruik ten einde die leeftyd van die battery te verleng. Volgens stap 1 het ons 640Wh elektriese energie nodig om die las te dryf. Die 640Wh-energie sal deur die batterye verskaf word. Omdat daar batteryverliese tydens die laai- en ontlaaiproses is, moet ons ook voorsiening maak vir verliese in die stelsel. As ‘n algemene duimreël kan ons voorsiening maak vir 30% verliese. Die berekening lyk dus so:
640Wh + 30% = 640Wh x 1,3 = 832Wh energie wat in totaal benodig word en wat verliese insluit.
Vervolgens word gekompenseer vir die hoeveelheid energie wat vanuit elke battery verbruik sal word. Onthou dat ons nie 100% van die beskikbare energie in ‘n battery kan gebruik nie. Gestel, om batteryleeftyd te verleng, wil ons nie meer as 40% van die battery se beskikbare energie gebruik nie. Dus:
832Wh gedeel deur 0,4 (40%) = 2 080Wh (dit gee ‘n aanduiding van die lood-suurbattery se kapasiteit).
Die volgende vraag wat beantwoord moet word, is hoeveel energie is daar in ‘n gewone 12V battery wat ons oor die toonbank aankoop. Om die energiekapasiteit van ‘n loodsuurbattery te bereken, vermenigvuldig ons die nominale spanningsvlak (nominale spanning vlak is ‘n moeilike manier om te sê ‘12V’) met die stroomkapasiteit van die battery. Gestel die batteryspesifikasie sê dit is 100Ah:
12V X 100Ah = 1 200Wh.
Daar is dus 1 200Wh energie in een battery terwyl 2 080Wh benodig word. Gevolglik behoort twee batterye aan ons behoefte te voldoen. Vir die doeleindes van hierdie artikel word aanvaar dat ons ‘n 12V-stelsel ontwerp, wat beteken dat die batterye in parallel gekoppel moet word. Ons het dus ‘n 200Ah 12V batterybank wat vir ons 200Ah x 12V = 2 400Wh energie beskikbaar kan stel.
Stap 3: Bereken die nodige opwekkingskapasiteit van die sonpanele
Om die kapasiteit van die panele te bereken is dit nodig om die hoeveelheid stroom waarteen die batterye gelaai word in ag te neem. Weereens vir die doeleindes van die artikel gaan ons aanvaar dat ons die batterye moet laai teen ‘n tempo van 30% van die batterye se stroomkapasiteit wat, soos in Stap 2 bereken, 200Ah is. Dit beteken dat 30% van 200Ah = 60 ampere. Die tempo van 30% word bepaal deur die ligging van die installasie en word bepaal deur die hoeveelheid son en son-ure in ‘n spesifieke streek. In die Noord-kaap sal ons kan wegkom met 20% en in Namibië, met miskien so min as 15%.
Vir die doeleindes van die artikel het ons besluit op 30%. Die formule wat ons verder gebruik is P = V x I waar (P = drywing, V = elektriese spanning, I = elektriese stroom.) Spanningsvlakke wat in die formule gebruik word, is nie die nominale 12V-waarde nie, maar wel 14,7V laaispanning wat ‘n waarde is wat ons uit ons battery se datavelle (batteryspesifikasie) verkry.
P = V x I, dus P = 14,7V x 60A = 882W.
Kom ons som vinnig die laaste antwoord op. Ten einde die battery te laai met ‘n stroom van 60 ampere, het ons ten minste ‘n 882W sonstelsel nodig, met ander woorde ten minste 3 x 325W panele. Die hoeveelheid, grootte en uitleg van panele wat gekies word, sal bepaal word deur die laaibeheerder se vereistes en beperkings.
Stap 4: Kies ‘n laai kontrolleerder
Ons weet dat ons ten minste 60 ampere gaan hê wat die battery laai en aangesien die panele wat beskikbaar is min of meer inval by ons berekening, kan ons wegkom met:
2 x 40 ampere, of selfs 1 x 100 ampere laaibeheerder(s).
Dit is van kardinale belang om die elektriese beperkings van toerusting te verstaan, die handleidings te lees en die instruksies van die vervaardiger te eerbiedig.
Carel Ballack, die outeur van hierdie artikel, is ook die aanbieder van KragDag se sonkraginstallasie- en batterykursusse.
Gesels saam:
Ons ontvang graag jou kommentaar op hierdie artikel (Gaan na Leave a Comment hieronder). Gebruik ook gerus ons GespreksForum om ‘n gesprek aan die gang te sit deur jou vrae, wenke en insette met die KragDag gemeenskap te deel.
——————————————
Help ons asseblief om hoë gehalte artikels te verseker deur hieronder aan te dui hoeveel sterre jy vir hierdie artikel sou toeken.
Hoe geskik is SUPERCAPS vir sonenergiestelsels ?
Hi Wikus. Ek is versigtig vir nuwe tegnologie en sien Supercaps as nuwe tegnologie wat homself eers sal moet bewys. My oorweging sou wees om eerder nog so 2 jaar te wag om sodoende die tegnologie en vervaardigers tyd te gee om enige nuwe foute wat in die veld ondervind word uit te stryk.
Baie dankie vir die inligting. Ek sien in die Weskaap moet jou stelsel geregistreer word. Wat beteken dit vir ons?
Dit is duidelik hoe die verskillende munisipaliteite besig is om die wes-kaap se riglne te aanvaar en oorweeg as nuwe by-wette in die verskillende streke. Ek vermoed dit is n kwessie van tyd voordat die registrasie prosesse sal versprei en landswyd erkenning sal geniet.
Stem nie saam. Hoekom wil jy die battery binne n uur laai vir die totale verbruik. Dit maak die selle en beheerder te groot en uitermate duur. Met een 325 watt paneel en n 20A beheerder kan die batterye binne 3.5 ure vol gelaai word op n sonskyn dag. Met oplynings dinge binne 5 ure.
Jou berekeninge lei tot duur installasies en mense wat dit nie kan bekostig of regverdig.
Batterye laai met stroom.
Eerstens:
Een 325W paneel en n 20A beheerder sal die batterye laai (onder ideale omstandighede) teen n tempo van ongeveer 22Ampere wat die ontwerp riglyne vir n 20A beheerder oorskry indien ons aanvaar dat dit n 12V stelsel is. (325W/14,7V=22A).
Tweedens:
In streke van KZN is daar net 4.3 sonure, wat sou beteken dat die stelsel soos bogenoem nie die battery sal kan vol laai nie en ek vermoed dat die battery se leeftyd kort-geknip sal woord aangesien die battery nooit vol gelaai sal wees nie.
Laai tempo word eintlik maar bepaal deur die hoeveelheid sonure + die algemene laai tempo. Dit is gevaarlik om te veralgemeen sonder om al die faktore van die spesifieke terrein waar die stelsel geinstalleer gaan word in ag te neem.
‘n Maklik verstaanbare praktiese artikel
Dankie vir die artikel.
Dit gee meer insig oor hoe sonkrag stelsels werk.
Ek het steeds ‘n paar vrae, maar is opgewonde om die kursus by te woon, ek glo my verdere vrae sal daar beantwoord word.
Sien julle more
Dankie Hannes, kyk gerus uit vir meer inligting oor ons volgende webinar waar ons weer vlugtig gaan kyk na die berekeninge. Die eendag kursus is kort en propvol inligting wat soms oorweldigend kan wees. Dus hou ons van tyd tot tyd aanlyn verfrisser kursusse net om weer die inligting te promofeer en vernuwe.
Dit beteken dat 30% van 200Ah = 60 ampere.
Sien jy jou fout?
Hi Herman, die artikel is redelik noukeurig geskryf en daarna weer gewysig. Dit sal gaaf wees indien jy meer spesifiek kan wees oor presies waar jy dink die bereken nie voldoende was nie.
Ons probeer die laai tempo bereken wat in Ampere geskied. Indien ons battery 200Ah is, wil ons graag teen n laai tempo van 30% laai. Die laai tempo word dus bereken in Ampere as n riglyn. wanneer batterye oorweeg word, het die spesifieke loodsuur battery sy eie aanbevole laai tempo wat ons van die datavelle kan verkry. Dit is egter nodig om iewers te begin en om bloot 30% te gebruik van die battery se kapasiteit is n eenvoudig manier om die berekening te begin.
Ek het deur die loop van die aand weer oor jou vraag gelê en dink . . . . .
30% van 200Ah = 60Ah. Ek dink jy verwys na die feit dat ons die eenheid in die artikel Ampere maak en nie Ah nie.
Die 30% is a faktor van die battery se kapasiteit, wat dien as n riglyn en die laaitempo word aangedui in Ampere en nie in Ah(Ampere-uur) nie. Ons gebruik die Ampere eenheid aangesien battery beheerders gelys word volgens hulle Ampere waarde.
Die faktor wat ons gebruik is amper meer n duim-reel (rule of thumb) en nie noodwendig vreeslik wiskundig van aard nie; en daarom die opsigtelike Ah en A verskil.