Aurinkopaneelilaturin ja akun mitoitus

Ainiin.. jännite on 12V

Vastaus+kysymykseesi+riippuu+parista+asiasta:-+Millä+paikkakunnalla+laite+sijaitsee+noin+niinkuin+karkeasti+katsottuna?+Se+yhdessä+paikallisen+sään+kanssa+määrää+tarjolla+olevan+aurinkoenergian+määrän.+-Minkä+ajan+vuodesta+laitteen+on+toimittava?+Akut+ja+paneelit+on+mitoitettava+ympäristön+lämpötila+ja+vuodenaikaan+liittyvä+auringonvalon+määrä+huomioiden.+Mitä+pohjoisemmassa+ollaan+sitä+vähemmän+on+aurinkoenergiaa+tarjolla+nimenomaan+talviaikaan+ja+sitä+kylmempää+talvella+on.+Tehonkulutus+12+V+0.1+A+tarkoittaa+vuorokaudessa+1.2W*24h=+29+Wh.+Vuorokaudessa+laitteesi+syö+sähköä+noin+kahdeksan+AA-pariston+verran.+Se+purkaisi+auton+käynnistysakun+nollille+noin+kolmessa+viikossa.Jos+12+V+vapaa-ajan+akun+(ei+käynnistysakku,+eivät+kestä+syväpurkausta!)+kapasiteetti+on+120+Ah+niin+täyteen+ladatun+akun+sisältämä+energiamäärä+on+yhteensä+noin+1400+Wh.++Siitä+riittäisi+esitetyllä+kuormituksella+alle+50+vuorokautta+sähköä+laitteelle,+kun+akku+on+lämmin.+Pakkasessa+energiaa+on+tarjolla+vähemmän.+Täytenä+lyijyakku+kestää+pakkasta+hyvin+mutta+purettuna+se+jäätyy+ja+jäätyessään+halkeaa.+Kun+akussa+on+varausta+50%+niin+se+jäätyy+noin+-26ºC+lämpötilassa+ja+kun+varausta+on+enää+20%+on+akun+jäätymislämpötila+noin+-15ºC.

Laite sijaitsee Oulun korkeudella. Ja tosiaan laiteen olisi toimittava 24/7 ympäri vuoden.

Oulussa+vuonna+2011+tammikuun+keskilämpötila+oli+-15.8+astetta.+Tuollaiseen+keskilämpötilaan+mahtuu+varsin+kylmiä+öitä.+Jos+käytetään+lyijyakkuja+niin+kylmyydestä+tulee+todellinen+ongelma.Styroksilla+lämmönjohtavuus+on+noin+0.02+...+0.044+W/mK.+Otetaan+huono+tapaus+ja+oletetaan+että+lämmönjohtavuus+olisi+0.05+W/mK,.+Oletetaan+yksi+120+Ah+akku,+joka+vaatii+tilan+mitoiltaan+450mm+x+200mm+x+250mm.+Jos+sitä+ympäröi+joka+suunnasta+200+mm+paksuinen+kerros+styroksia+niin+suojalaatikon+ulkopinta-ala+olisi+3+neliömetriä.+Siitä+lämmönjohtavuuden+0.05++perusteella+tulee+0.75+W/K+eli+jos+kotelon+sisällä+olisi+10+astetta+lämpimämpää+kuin+ulkona+niin+lämpöä+karkaisi+koko+ajan+luokkaa+7.5+W.+Akustoa+ei+siis+tuolla+tavoin+saisi+pidettyä+lämpimänä.+Laatikolla+saataisiin+tasattua+kaikkein+kylmimpien+hetkien+pakkaspiikkejä+mutta+jos+tulee+useamman+päivän+pituinen+kylmä+kausi+niin+akku+siinä+ajassa+saavuttaa+ympäristön+keskimääräisen+lämpötilan.Suojaamalla+akusto+maakuoppaan+yläpuolelta+ja+sivuilta+lämpöeristeellä+ja+antamalla+maan+lämmön+auttaa+alapuolelta+voisi+saada+hieman+paremman+tilanteen.++Upottamalla+akuston+mereen+jään+alle+tai+suohon+tai+kaivamalla+sen+routarajan+alapuolelle+saisi+sen+pidettyä+koko+ajan+jäätymispisteen+yläpuolella+jolloin+syväpurkausakustosta+saisi+puristettua+lähes+koko+kapasiteetin+verran+energiaa+ulos.Tarvittava+akuston+kapasiteetti+on+siis+laskettava+pakkaskestävyyden+perusteella.+Kun+kolmenkymmenen+asteen+pakkanen+ei+Oulun+korkeudella+ole+mitenkään+tavaton+asia+niin+lyijyakkujen+nimellisestä+kapasiteetista+olisi+käytettävissä+vain+luokkaa+kolmasosa.Keskimäärin+Oulussa+aurinkoista+aikaa+on+pilvisyys+huomioiden+marraskuussa+28h,+joulukuussa+8h+ja+tammikuussa+24h+(wikipediasta+Suomen+ilmasto,+Oulun+lentoasema).+Tuo+on+keskimäärin+eli+aivan+hyvin+voi+olettaa+ettei+sään+vaihtelun+vuoksi+joulukuussa+aurinkoenergiaa+saada+ollenkaan+ja+marras-tammikuun+välissäkin+hyvin+vähän.+Yhden+kuukauden+kestävä+akusto+laskettuna+korkeintaan+30%+purkuasteella+pitäisi+olla+kapasiteetiltaan+(1/0.3)*30vrk*30Wh+eli+3000+Wh+eli+250+Ah.+Tuo+siis+epärealistisella+oletuksella,+että+joulukuun+alussa+akussa+olisi+vielä+täysi+varaus.Routarajan+alla+tai+suossa+olevalla+120+Ah:n+akulla+voisi+juuri+ja+juuri+pärjätä+yhden+kuukauden+auringottoman+ajan+yli.+Kolmella+tuollaisella+akulla+pärjäisi+kolmen+kuukauden+verran+talvea.+Itsepurkautuminen+on+kylmässä+niin+hidasta+että+se+ei+tilanteessa+haittaisi.Paristojen+hinta+näyttäisi+olevan+noin+euro+per+15+Wh.+Tyhjiin+ajettuna+yhden+kuukauden+talvikäytössä+kuluisi+900+Wh+eli+60+euroa.+Jos+otat+pakkaselle+altistuvat+akut+käyttöön+etkä+helposti+pääse+laitteen+lähelle+niin+harkitse+paristovarmennusta+ja+ainakin+talvikuukausien+ajan+jonkinlaista+varaustilan+ja+akuston+lämpötilan+etävalvontaa.

Laittaisin ison SuperElkon 10 faradia poweroimaan laitetta. SuperElkoa laittaisin lataamaan hamsterin ja sille juoksupyörän, joka on liitetty pieneen generaattoriin. Hamsteri pärjää vähällä ruualla ja tykkää juosta!

Ensimmäinen asia tuollaisessa tilanteessa olisi selvittää, voiko laitteen energiantarvetta jollakin tavalla vähentää. Mikä laite kysymyksessä? Onko sen pakko olla virrassa 24/7 vai voiko joku muu vähävirtaisempi valvoa tilannetta ja herättää tehosyöpön silloin kun sitä tarvitaan?

Paneeli voisi olla ns. 24 voltin paneeli, vaikka 270 wattinen, joka antaa pilvisenäkin päivänä voltteja senverran että pientä latausta tapahtuu vaikka aurinkoa ei näy, akku ja säädin on 12 voltin systeeeminä. Säädin kannattaa valita sellainen joka menee nukkumaan kun latausta ei esim yöllä ole ollenkaan.

Jos tämän pitää toimia talven yli luotettavasti, tulee järjestelmästä pakostikin niin hinnakas, että halvemmaksi tulee palkata joku mökkitalkkari hoitamaan paikalle täyteen varattu vaihtoakku määräajoin.