Rasio Panel Surya terhadap Akumulator: Ukuran PV dan Baterai Tepat

Arti sebenarnya dari rasio panel surya terhadap akumulator

Di sebagian besar sistem off-grid dan cadangan kecil, “rasio panel surya terhadap akumulator” mengacu pada hubungan antara: (1) Daya susunan PV (watt) dan (2) kapasitas bank baterai , biasanya dalam Ah pada tegangan sistem (12V/24V/48V). Rasio ini penting karena menentukan tingkat pengisian ulang yang realistis dan seberapa sering akumulator mencapai muatan penuh.

Dua cara untuk menyatakan rasio (gunakan mana yang lebih jelas)

• W per Ah pada tegangan sistem tertentu (umum untuk RV 12V/24V dan kabin kecil).
• Tarif biaya (tarif C) : arus pengisian daya dibagi dengan baterai Ah (lebih lanjut “teknik kelistrikan benar”).

Jembatan cepat di antara keduanya (perkiraan): Arus pengisian PV ke bank 12V kira-kira watt PV 14V (tegangan pengisian). Contoh: 280W PV ke bank 12V adalah tentang 20A (280 14 ≈ 20). Pada a 200Ah akumulator, yaitu a 0,10C tarif biaya (20 200 = 0,10).

Rasio yang direkomendasikan berdasarkan kimia baterai dan kasus penggunaan

Rasio panel surya terhadap akumulator yang “benar” sebagian besar bertujuan untuk menghindari dua mode kegagalan: PV terlalu sedikit (biaya rendah kronis) dan terlalu banyak PV (batas biaya atau pengontrol yang tidak perlu). Kimia mengubah seberapa sensitif Anda terhadap pengisian daya yang terlalu rendah dan seberapa cepat akumulator dapat menerima energi.

Catatan yang mencegah keputusan ukuran yang buruk: Akumulator timbal-asam sangat memilih untuk mencapai muatan penuh (termasuk waktu penyerapan). Jika ukuran PV terlalu kecil, maka sering kali PV hidup dalam keadaan terisi sebagian, sehingga mempercepat sulfasi dan hilangnya kapasitas. LiFePO4 umumnya lebih toleran terhadap pengisian daya sebagian, namun Anda mungkin masih menginginkan rasio yang lebih tinggi agar dapat pulih dengan cepat setelah penggunaan berat.

Metode langkah demi langkah yang membuat rasio “jatuh” dengan benar

Rasio saja bisa menyesatkan jika Anda tidak mengaitkannya dengan penggunaan energi sehari-hari dan sinar matahari. Gunakan alur kerja ini untuk mengukur kapasitas PV dan akumulator secara logis, lalu konfirmasikan rasio lahan dalam kisaran yang sehat.

Langkah 1: Perkirakan energi harian (Wh/hari)

Tambahkan beban: watt × jam per hari. Contoh: rata-rata lemari es 60W untuk waktu kerja setara 10 jam adalah 600Wh/hari. Jika Anda memiliki inverter, sertakan faktor efisiensi sistem yang realistis nanti (umumnya bisa saja 0,70–0,85 tergantung pada kabel, pengontrol, inverter, dan suhu).

Langkah 2: Ukur akumulator untuk otonomi (kWh)

Pilih otonomi (hari) dan kedalaman pelepasan yang diijinkan (DoD). Energi baterai yang dapat digunakan (Wh) ≈ Wh harian × hari otonomi. Total energi nominal baterai (Wh) ≈ Wh yang dapat digunakan ÷ DoD. Departemen Perencanaan yang khas: Asam timbal 0,50 , LiFePO4 0,80 (konservatif, meningkatkan umur panjang).

Langkah 3: Ukur PV berdasarkan jam matahari (dan kerugian)

Watt PV ≈ Wh harian mAh (jam puncak matahari × efisiensi sistem). Contoh: jika penggunaan harian 1.000Wh, jam puncak matahari adalah 4, dan efisiensi adalah 0,75, PV ≈ 1,000 (4 × 0,75) ≈ 333W . Bulatkan ke ukuran array praktis berikutnya (misalnya, 400W).

Langkah 4: Konversikan ke rasio panel surya ke akumulator dan periksa kewarasannya

Baterai Ah ≈ nominal baterai Wh tegangan sistem. Maka rasio = watt PV mAh baterai Ah. Jika rasio berada di bawah kisaran yang direkomendasikan untuk bahan kimia Anda, tingkatkan PV (atau kurangi ukuran akumulator) hingga sistem dapat mencapai muatan penuh dengan andal.

Tabel ukuran praktis: ukuran akumulator umum hingga watt PV

Tabel di bawah mengubah panduan rasio menjadi angka yang siap digunakan. Pilih baris yang cocok dengan bank dan kimia Anda. Untuk bank 24V, tingkat Ah yang sama mewakili energi dua kali lipat dibandingkan 12V, sehingga kebutuhan PV biasanya lebih tinggi untuk mencapai waktu pengisian ulang yang serupa.

Jika sinar matahari Anda tidak konsisten (musim dingin, naungan, kabut pantai), biaskan rentang tersebut ke atas. Jika akumulator Anda adalah timbal-asam dan Anda sering berhenti mengisi daya lebih awal, biaskan ke atas lagi; PV ekstra membantu Anda menyelesaikan penyerapan ketika kondisi memungkinkan.

Contoh yang dikerjakan dengan bilangan real

Contoh di bawah menunjukkan bagaimana rasio panel surya terhadap akumulator berubah seiring dengan sasaran (otonomi vs kecepatan isi ulang) dan bahan kimia.

Contoh A: kabin 1.000Wh/hari, otonomi 2 hari, asam timbal

1. Energi harian: 1.000Wh/hari .
2. Energi yang dapat digunakan selama 2 hari: 1.000 × 2 = 2.000Wh .
3. Energi akumulator nominal (50% DoD): 2.000 0,50 = 4.000Wh .
4. Pada 12V, baterai Ah ≈ 4.000 12 ≈ 333Ah (dibulatkan menjadi 300–400Ah).
5. PV selama 4 jam puncak matahari, efisiensi 0,75: 1.000 berarti (4 × 0,75) ≈ 333W (dibulatkan menjadi 400–600W untuk kesehatan asam timbal).

Pemeriksaan rasio (menggunakan bank 400Ah dan PV 600W): 600 400 = 1,5 W/Ah . Ini adalah pedoman siklus harian untuk asam timbal; ini akan bekerja paling baik dengan sinar matahari yang baik dan manajemen beban yang hati-hati. Jika hari mendung sering terjadi, pergilah ke sana 800–1.000W secara signifikan meningkatkan pemulihan.

Contoh B: RV dengan LiFePO4 12V 200Ah, menginginkan pemulihan yang cepat

1. Bank baterai: 12V 200Ah (energi nominal ≈ 2,400Wh).
2. Dapat digunakan pada 80% DoD ≈ 1,920Wh .
3. Pilih PV pada 3,5 W/Ah untuk pemulihan cepat: 200 × 3,5 = 700W .

Dengan ~700W dan 4 jam puncak sinar matahari dengan efisiensi 0,75, perolehan energi harian bisa mencapai sekitar 700 × 4 × 0,75 ≈ 2,100Wh/hari . Jumlah tersebut cukup untuk menggantikan penggunaan sehari-hari yang berat dan tetap dapat mengisi ulang, itulah arti sebenarnya dari “pemulihan cepat” dalam praktiknya.

Kendala umum yang dapat mengesampingkan rasio

Meskipun rasio panel surya terhadap akumulator “sempurna”, batasan perangkat keras dapat memaksa Anda untuk menyesuaikan ukuran PV, voltase sistem, atau pemilihan pengontrol muatan.

Batasan arus pengontrol pengisian daya (hambatan paling umum)

Arus keluaran pengontrol harus menangani arus pengisian puncak. Secara kasar: arus pengisian maksimum ≈ watt PV ± tegangan pengisian baterai. Contoh: 1.000W menjadi bank 12V dapat berarti ~1.000 14 ≈ 71A . Jika Anda memiliki pengontrol 60A, Anda memerlukan pengontrol yang lebih besar, beberapa pengontrol, atau voltase sistem yang lebih tinggi.

Ukuran inverter tidak menentukan ukuran PV, namun menentukan tegangan akumulator

Inverter besar dapat menarik arus tinggi dari akumulator kecil, menyebabkan tegangan melorot dan mengurangi kapasitas yang dapat digunakan. Jika beban puncak Anda tinggi (microwave, ketel, peralatan), Anda mungkin memerlukan kapasitas baterai yang lebih besar, voltase sistem yang lebih tinggi (24V/48V), atau keduanya. Kemudian susunan PV harus ditinjau kembali sehingga rasio pengisian ulang tetap sehat.

Cuaca dan jam matahari musiman (rasio Anda harus bertahan pada bulan terburuk)

Rasio yang berfungsi di musim panas bisa gagal di musim dingin jika jam puncak matahari turun secara signifikan. Jika Anda memerlukan keandalan sepanjang tahun, ukurlah PV dari musim matahari terendah dan perlakukan rentang rasio sebagai minimum, bukan rata-rata.

Tanda-tanda rasio Anda salah dan cara memperbaikinya

Verifikasi terbaik adalah data operasional: tren status pengisian daya, waktu hingga penuh, dan seberapa sering akumulator mencapai penyerapan/float (atau perilaku pengisian penuh setara litium).

Terlalu sedikit PV untuk akumulator

• Asam timbal jarang mencapai muatan penuh; tegangan melayang di bawah target penyerapan.
• Anda melihat penurunan daya selama beberapa hari bahkan dengan sinar matahari "normal".
• Generator (atau tenaga pantai) sering menjadi penopang.

Cara mengatasinya: tingkatkan watt PV, kurangi beban harian, atau kurangi ukuran akumulator untuk mengembalikan rasio ke kisaran. Untuk timbal-asam, prioritaskan untuk mencapai muatan penuh secara teratur; itu sering kali berarti pindah dari ~1,0 W/Ah menuju 2,0–3,0 W/Ah (basis 12V).

Terlalu banyak PV untuk pengontrol atau kabel (atau anggaran)

• Pengontrol muatan mengeluarkan keluaran pada arus pengenalnya untuk jangka waktu lama.
• Anda tidak dapat menangani arus dengan aman dengan ukuran kabel dan sekering yang ada.

Cara mengatasinya: pindah ke tegangan sistem yang lebih tinggi (24V/48V), gunakan pengontrol yang lebih besar, atau pisahkan array ke beberapa pengontrol. “Terlalu banyak PV” biasanya disebabkan oleh masalah ukuran perangkat keras dan bukan masalah listrik pada akumulator itu sendiri.