Giỏ hàng của bạn: 8 tấm pin mặt trời 200W. Một bộ điều khiển sạc MPPT. Một hộp kết hợp PV $150.
Chủ đề trên Reddit nói rằng bạn hoàn toàn cần nó. Video trên YouTube gọi nó là lãng phí tiền bạc cho thiết lập của bạn. Trang sản phẩm của nhà sản xuất thì không hề cam kết. Bạn chỉ còn $150 nữa là nhấp vào “thanh toán”, và bạn không biết liệu mình sắp mua một thành phần quan trọng hay thứ tương đương với việc sơn phủ gầm xe đã qua sử dụng trong lĩnh vực năng lượng mặt trời.
Trả Lời Nhanh: Bạn cần hộp kết hợp PV khi bạn có nhiều chuỗi song song hơn số lượng đầu vào mà bộ điều khiển sạc của bạn có. Đối với hầu hết các hệ thống năng lượng mặt trời RV với 2-3 tấm pin hoặc đấu dây nối tiếp, bạn không cần hộp này.
Đây là sự thật: Hầu hết chủ sở hữu RV mua hộp kết hợp mà họ không cần—hoặc bỏ qua chúng khi chúng thực sự có ích. Sự khác biệt nằm ở cách bạn đấu dây các tấm pin, chứ không phải số lượng tấm pin bạn có.
Hãy tìm hiểu xem bạn thuộc trường hợp nào.
Hộp kết hợp PV thực sự làm gì (Và những gì nó không làm)
Loại bỏ ngôn ngữ tiếp thị, và một hộp kết hợp PV là một hộp nối chống chịu thời tiết 74: với thanh cái bên trong.
Chỉ vậy thôi.
Về cơ bản, nó là một điểm gặp gỡ cho các dây dẫn trở nên quá phổ biến đối với khu vực VIP hai đầu cuối của bộ điều khiển sạc của bạn.
Các thanh cái—các dải kim loại chạy qua hộp—cung cấp cho bạn một điểm kết nối duy nhất. Nhiều dây dương gặp nhau ở đó. Nhiều dây âm cũng vậy. Mọi thứ kết hợp thành một đầu ra dương và một đầu ra âm, sau đó chạy xuống bộ điều khiển sạc của bạn.
Những gì nó làm: Biến 8 dây (4 dương, 4 âm từ 4 chuỗi song song) thành 2 dây (1 dương, 1 âm đến bộ điều khiển của bạn).
Những gì nó không làm: Tăng công suất. Điều chỉnh điện áp. Bảo vệ chống lại sự đột biến (trừ khi bạn thêm bộ ngắt mạch, tốn thêm chi phí). Sửa chữa một cách kỳ diệu một cấu hình đấu dây xấu.
Một hộp kết hợp giải quyết chính xác một vấn đề: “Tôi có nhiều dây hơn số lượng đầu nối vít mà bộ điều khiển sạc của tôi có.” Nếu bạn không gặp vấn đề đó, bạn không cần hộp này.
Nhưng đây là “Cái bẫy hộp kết hợp”—việc thêm các thành phần vào bất kỳ hệ thống điện nào đều làm tăng điện trở. Nhiều điểm kết nối hơn có nghĩa là có nhiều nơi hơn cho sự sụt áp, ăn mòn và hỏng hóc. Hộp $150 đó nằm trên mái nhà của bạn? Nó đang thêm khoảng 0,1-0,2 ohms điện trở trên tất cả các kết nối đầu cuối đó.
Đối với hệ thống 12V đẩy 40 ampe, bạn đang thấy tổn thất công suất khoảng 3-5% do điện trở (thay đổi theo chất lượng kết nối và kích thước dây). Đó là năng lượng bạn đã tạo ra, giờ đây làm nóng đồng thay vì sạc pin của bạn.
Vì vậy, câu hỏi không phải là “Tôi có nên mua hộp kết hợp không?” Mà là “Vấn đề mà hộp này giải quyết có lớn hơn vấn đề mà nó tạo ra không?”
Ba tình huống bạn KHÔNG cần hộp kết hợp
Hầu hết các hệ thống năng lượng mặt trời RV rơi vào một trong các danh mục này. Nếu hệ thống của bạn thuộc một trong số đó, hãy tiết kiệm $150 của bạn.
Tình huống 1: Các tấm pin của bạn được đấu dây nối tiếp (2-4 tấm pin)
Khi bạn đấu dây các tấm pin mặt trời nối tiếp, bạn kết nối dương với âm, dương với âm, theo kiểu chuỗi xích. Bốn tấm pin nối tiếp tạo ra chính xác hai dây: một dây dương từ tấm pin đầu tiên, một dây âm từ tấm pin cuối cùng.
Hai dây phù hợp với bất kỳ bộ điều khiển sạc nào được sản xuất trong thập kỷ qua. Không cần hộp kết hợp.
Đầu ra? Bốn tấm pin 200W (mỗi tấm khoảng 18V Vmp, 11A Imp ở Điều kiện Kiểm tra Tiêu chuẩn) được đấu dây nối tiếp cho bạn 72V ở 11A. Bộ điều khiển MPPT (Theo dõi điểm công suất tối đa) của bạn thích điện áp cao—chuyển đổi hiệu quả hơn, yêu cầu kích thước dây mỏng hơn, tổn thất điện trở thấp hơn trên các đường dây dài.
Nhưng (và đây là một điều quan trọng), đấu dây nối tiếp có một nhược điểm chết người đối với mái nhà RV: “Kẻ giết bóng râm.” Một tấm pin bị che bóng sẽ bóp nghẹt toàn bộ chuỗi. Chúng ta sẽ quay lại vấn đề này sau.
Tình huống 2: Bạn có một mảng song song nhỏ (Tối đa 2-3 tấm pin)
Kiểm tra thông số kỹ thuật của bộ điều khiển sạc của bạn ngay bây giờ. Hầu hết các bộ điều khiển MPPT có 2-4 đầu vào—có nghĩa là chúng có thể chấp nhận 2-4 dây riêng biệt mà không cần bất kỳ hộp nối nào.
Ba tấm pin 200W được đấu dây song song? Đó là 3 dây dương và 3 dây âm. Nếu bộ điều khiển của bạn có 3+ đầu cuối ở mỗi bên, hãy cắm chúng trực tiếp vào. Không có thành phần bổ sung. Không có điểm kết nối bổ sung. Không có sự sụt áp từ hộp kết hợp mà bạn không cần.
Dòng Rover của Renogy? Bốn đầu cuối. Victron SmartSolar? Bốn đầu cuối. EPEver Tracer? Bốn đầu cuối.
Bạn vừa tiết kiệm được $150. Đó là 75% chi phí của một tấm pin 200W khác. Con người tương lai của bạn cảm ơn bạn vì sự đơn giản khi bạn đang khắc phục sự cố lúc nửa đêm trong bãi đậu xe của Walmart.
Tình huống 3: Bạn đang sử dụng cấu hình nối tiếp-song song (2s2p, 2s4p)
Đây là nơi “Quy tắc 2 tấm pin nối tiếp” xuất hiện—một trong những bí mật được giữ kín nhất trong cấu hình năng lượng mặt trời RV.
Thay vì đấu dây tất cả 8 tấm pin song song (điều này sẽ tạo ra 8 đường dây riêng biệt và chắc chắn yêu cầu hộp kết hợp), bạn đấu dây chúng theo cặp trước. Hai tấm pin nối tiếp tạo thành một chuỗi. Thực hiện điều đó bốn lần, và bạn có bốn chuỗi. (Lưu ý: 2s4p có nghĩa là 2 tấm pin nối tiếp, sau đó 4 chuỗi song song—chúng tôi sẽ giải thích đầy đủ điều này sau.)
Bây giờ bạn chỉ đang mắc song song bốn kết nối thay vì tám. Cấu hình 2s4p của bạn (2 tấm pin nối tiếp, 4 chuỗi song song) có nghĩa là chỉ cần 4 dây dương và 4 dây âm kết hợp với nhau.
Đối với 4 chuỗi? Bạn vẫn có thể cần một hộp kết hợp. Nhưng đối với 2s2p (tổng cộng bốn tấm pin dưới dạng hai chuỗi 2 tấm pin)? Hầu hết các bộ điều khiển sạc có thể xử lý trực tiếp điều đó bằng các đầu cuối tích hợp của chúng.
Pro-Mẹo: Quy tắc 2 tấm pin nối tiếp cân bằng hiệu quả điện áp với khả năng chịu bóng râm. Một tấm pin bị che bóng chỉ làm chết 50% của chuỗi đó, chứ không phải toàn bộ mảng của bạn.
Khi nào hộp kết hợp thực sự giải quyết vấn đề
Hộp kết hợp trở nên cần thiết khi vật lý của đấu dây song song va chạm với những hạn chế của bộ điều khiển sạc của bạn.
Bạn có 4+ chuỗi song song (Hoặc 4+ tấm pin riêng lẻ mắc song song)
Giả sử bạn đã quyết định đấu dây song song là rất quan trọng đối với thiết lập của mình (chúng ta sẽ thảo luận lý do trong phần tiếp theo). Tám tấm pin 200W mắc song song có nghĩa là tám dây dương và tám dây âm—tất cả đều cố gắng kết thúc tại bộ điều khiển sạc của bạn.
Bộ điều khiển của bạn có hai đầu nối vít. Có thể là bốn nếu bạn may mắn.
Về mặt vật lý, bạn không thể nhét tám dây 10-gauge vào hai điểm đầu cuối. Chà, bạn có thể, nhưng nó sẽ trông giống như một đám cháy điện đang chờ xảy ra, và các kết nối của bạn sẽ đủ lỏng để phóng điện dưới tải.
Đây là nơi hộp kết hợp phát huy tác dụng. Và tránh “Cái bẫy hộp kết hợp” có nghĩa là chỉ sử dụng nó khi giới hạn vật lý này yêu cầu.
Hộp cung cấp một thanh cái—một dải đồng dày—nơi tất cả tám dây dương kết nối thông qua các đầu cuối riêng lẻ. Tương tự cho các dây âm. Sau đó, một dây 6AWG dày chạy từ mỗi thanh cái xuống bộ điều khiển sạc của bạn.
Phép toán: Tám tấm pin, mỗi tấm 11A = Tổng dòng điện 88A. Điều đó yêu cầu dây 4AWG tối thiểu (giả sử chiều dài 10 feet, dung sai sụt áp 3%). Hộp kết hợp của bạn tập hợp tất cả dòng điện đó vào một dây dẫn duy nhất có kích thước phù hợp để xử lý nó.
Các tấm pin của bạn nằm rải rác trên các vị trí “Xếp hình trên mái nhà”
Đây là thực tế về mái nhà RV: Chúng không phẳng. Chúng không vuông. Và chúng chắc chắn không trống.
Bạn có:
- Máy lạnh (3×3 feet vuông diện tích đắc địa, đã mất)
- Lỗ thông hơi trên mái (bốn cái, tất cả ở những vị trí bất tiện)
- Cửa sổ trời (ngay chính giữa, một cách tự nhiên)
- Đường nối trượt (không lắp đặt ở đó trừ khi bạn thích nước xâm nhập)
- Các cạnh cong (tấm pin không uốn cong)
Vì vậy, tám tấm pin của bạn kết thúc ở bốn vị trí: hai ở đây, ba ở đó, hai cái cạnh thang, một tấm đơn độc trên phòng ngủ. Chào mừng đến với Xếp hình trên mái nhà.
Mỗi vị trí cách nhau 10-20 feet. Chạy tám dây 10AWG riêng biệt từ các vị trí rải rác đến bộ điều khiển sạc của bạn (có thể được gắn trong một ngăn dưới tầng hầm) có nghĩa là hơn 100 feet dây đồng đắt tiền uốn lượn trên mái nhà của bạn.
Hoặc: Lắp đặt hộp kết hợp trên mái nhà. Nối dây các tấm pin của bạn đến vị trí hộp gần nhất (chạy ngắn, chấp nhận được cỡ dây nhỏ hơn). Sau đó chạy hai dây dày từ hộp đến bộ điều khiển của bạn.
Hộp kết hợp trở thành điểm tập hợp trung tâm của bạn, đơn giản hóa đáng kể hệ thống dây điện trên mái nhà của bạn và giảm tổng lượng đồng cần thiết.
Bạn đang lên kế hoạch cho việc mở rộng trong tương lai
Bắt đầu với bốn tấm pin nhưng muốn có tùy chọn thêm bốn tấm nữa vào năm tới? Hộp kết hợp có kích thước phù hợp (được đánh giá cho 6-8 đầu vào chuỗi) cung cấp cho bạn các đầu cuối trống sẵn sàng để mở rộng.
Giải pháp thay thế? Xé toạc hệ thống dây điện của bộ điều khiển sạc của bạn, thêm các đầu nối nhánh giữa chừng hoặc thay thế toàn bộ bó dây của bạn vì bạn đã đánh giá thấp kích thước ban đầu.
Đối với $150, hộp kết hợp cung cấp cho bạn khoảng không. Việc đó có đáng hay không tùy thuộc vào mức độ chắc chắn của bạn về việc mở rộng trong tương lai. Nếu câu trả lời của bạn là “có thể một ngày nào đó”, thì có lẽ không đáng. Nếu câu trả lời của bạn là “chắc chắn sẽ thêm 400W vào mùa xuân tới”, thì hoàn toàn đáng giá.
Cấu hình thực sự quan trọng: Nối tiếp so với song song cho mái nhà RV
Đây là điều mà không ai nói với bạn trước: Câu hỏi về hộp kết hợp là thứ yếu.
Câu hỏi chính là cách bạn nối dây các tấm pin lại với nhau—bởi vì điều đó quyết định xem bạn có cần hộp kết hợp hay không, bạn sẽ cần cỡ dây nào và liệu bạn có thực sự nhận được công suất đầu ra mà bạn đã trả tiền hay không.
Và đối với năng lượng mặt trời RV, câu trả lời “hiển nhiên” từ năng lượng mặt trời dân dụng (luôn luôn nối tiếp!) thường sai một cách ngoạn mục.
Tại sao “Kẻ giết bóng râm” phá hỏng cấu hình nối tiếp
Nối dây nối tiếp kết nối các tấm pin dương-âm trong một chuỗi. Lợi ích điện là đơn giản: điện áp cộng lại, trong khi dòng điện giữ nguyên.
Bốn tấm pin 18V nối tiếp? Bạn nhận được đầu ra 72V. Điện áp cao hơn đó có nghĩa là bộ điều khiển MPPT của bạn có thể hoạt động hiệu quả hơn và bạn có thể sử dụng dây mỏng hơn (vì cường độ dòng điện thấp hơn = cần ít đồng hơn để cung cấp cùng một công suất).
Nghe có vẻ hoàn hảo.
Cho đến khi một cành cây che bóng một tấm pin.
Trong cấu hình nối tiếp, dòng điện bị giới hạn bởi mắt xích yếu nhất. Hãy nghĩ về nó như một ống nước: nếu một đoạn thu hẹp xuống một nửa đường kính, toàn bộ dòng chảy của ống giảm xuống để phù hợp với sự hạn chế đó.
Khi một tấm pin trong chuỗi nối tiếp của bạn bị che bóng—ngay cả một phần—dòng điện đầu ra của nó giảm từ 11A xuống có thể 4A. Mọi tấm pin khác trong chuỗi? Vẫn tắm trong ánh nắng đầy đủ, nhưng bị bóp nghẹt xuống 4A vì chúng được xích lại với nhau. Chuỗi 800W của bạn vừa trở thành chuỗi 290W.
Dữ liệu thực tế từ thử nghiệm năng lượng mặt trời RV cho thấy rằng việc che bóng chỉ hai ô trên một tấm pin (khoảng 3% diện tích của tấm pin) có thể làm giảm tổng sản lượng chuỗi nối tiếp xuống khoảng 26%. Che bóng một nửa tấm pin? Bạn đang xem xét mức tổn thất đầu ra 50-60% trên toàn bộ chuỗi.
Đây là “Kẻ giết bóng râm” đang hoạt động—và đó là lý do tại sao lời khuyên về năng lượng mặt trời dân dụng (nơi các tấm pin nằm trên mái nhà hướng về phía nam không bị cản trở) thất bại một cách ngoạn mục đối với RV.
RV của bạn đậu dưới gốc cây. Máy lạnh của bạn che bóng các tấm pin trong một số góc mặt trời nhất định. Lỗ thông hơi trên mái nhà đó tạo bóng trong hai giờ mỗi buổi sáng. RV của hàng xóm chặn ánh nắng mặt trời khi bạn đậu trong khu cắm trại.
Nối dây nối tiếp biến mọi bóng râm thành một điểm nghẽn trên toàn hệ thống.
Tại sao song song là “Ưu tiên năng lượng mặt trời RV” (Mặc dù điện áp thấp hơn)
Nối dây song song kết nối tất cả các đầu cuối dương với nhau và tất cả các đầu cuối âm với nhau. Điện áp giữ nguyên (18V từ mỗi tấm pin = đầu ra 18V), trong khi dòng điện cộng lại.
Bốn tấm pin 200W song song? Bạn nhận được 18V ở 44A (4×11A).
Sự đánh đổi về điện: Điện áp thấp hơn có nghĩa là bộ điều khiển sạc của bạn không thể hoạt động hiệu quả bằng và bạn cần dây dày hơn để xử lý cường độ dòng điện cao hơn mà không bị sụt áp. Để cung cấp cùng một công suất, bạn đang chi nhiều tiền hơn cho đồng.
Nhưng đây là những gì bạn đạt được: cách ly bóng râm.
Khi một tấm pin trong cấu hình song song bị che bóng, chỉ tấm pin đó đầu ra giảm. Ba tấm pin còn lại tiếp tục tạo ra toàn bộ công suất, hoàn toàn không bị ảnh hưởng. Che bóng một tấm pin trong số bốn tấm? Bạn mất 25% sản lượng mảng của mình, không phải 70%.
Đó là sự khác biệt giữa việc đến trại với pin ở mức sạc 60% so với mức sạc 20%. Giữa việc chạy tủ lạnh qua đêm so với phân phối điện.
Đối với năng lượng mặt trời RV, nơi bóng râm một phần là quy tắc chứ không phải ngoại lệ, khả năng chịu bóng râm của nối dây song song lớn hơn sự kém hiệu quả về điện của nó.
Pro-Mẹo: Nếu bạn đang chạy hệ thống 12V, nối dây song song cho phép bạn sử dụng bộ điều khiển sạc PWM ít tốn kém hơn thay vì MPPT, có khả năng tiết kiệm 100-150 đô la. Điện áp đã được khớp với bộ pin của bạn, vì vậy bạn không cần phép thuật chuyển đổi điện áp của MPPT. Mặc dù thành thật mà nói, nếu bạn đang tối ưu hóa ở cấp độ này, có lẽ bạn vẫn mua MPPT. Nó giống như mua một chiếc xe thể thao và sau đó tranh cãi về xăng thường so với xăng cao cấp.
Giải pháp Goldilocks: Nối tiếp-Song song (2s2p, 2s4p)
Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn muốn hiệu quả điện áp của nối tiếp và khả năng chịu bóng râm của song song?
Nhập cấu hình nối tiếp-song song—các tấm pin được nối dây trong các nhóm nối tiếp nhỏ, sau đó các nhóm đó được mắc song song với nhau.
Cấu hình RV phổ biến nhất là “Quy tắc 2 tấm pin nối tiếp”: Nối dây các tấm pin theo cặp (2 nối tiếp), sau đó mắc song song các cặp đó.
Bốn tấm pin trở thành hai chuỗi (2s2p):
- Chuỗi 1: Tấm pin A → Tấm pin B (36V, 11A)
- Chuỗi 2: Tấm pin C → Tấm pin D (36V, 11A)
- Kết hợp: 36V, 22A đến bộ điều khiển
Tám tấm pin trở thành bốn chuỗi (2s4p):
- Bốn cặp, mỗi cặp xuất ra 36V ở 11A
- Kết hợp: 36V, 44A đến bộ điều khiển
Tại sao điều này hoạt động cho RV:
Việc tăng điện áp (36V so với 18V) cho phép bộ điều khiển MPPT của bạn hoạt động hiệu quả hơn so với đấu song song trực tiếp. Bạn có thể sử dụng dây 10AWG thay vì 6AWG, giúp tiết kiệm chi phí và giúp việc lắp đặt dễ dàng hơn trên một mái nhà chật hẹp.
Khả năng chịu bóng râm được cải thiện đáng kể so với đấu nối tiếp hoàn toàn. Nếu một tấm pin bị che bóng, chỉ cặp của nó trong chuỗi nối tiếp bị ảnh hưởng—tức là 25% tổng số tấm pin của bạn, không phải 100%. Ba chuỗi còn lại vẫn tiếp tục tạo ra toàn bộ công suất.
Bạn nhận được 75% lợi ích điện của đấu nối tiếp với 75% khả năng chịu bóng râm của đấu song song. Bạn không thỏa hiệp—bạn đang tối ưu hóa một cách chiến lược cho các điều kiện thực tế mà RV của bạn sẽ phải đối mặt, chứ không phải các điều kiện lý thuyết chỉ tồn tại trong bảng dữ liệu của tấm pin mặt trời.
Đối với hầu hết các cài đặt RV với 4-8 tấm pin, đây là điểm tối ưu.
Câu hỏi về hộp kết hợp? Với 2s4p (bốn chuỗi song song), bạn có thể cần một hộp kết hợp. Với 2s2p (hai chuỗi), bộ điều khiển sạc của bạn có thể xử lý trực tiếp.
Cách đấu dây 8 tấm pin 200W ở 4 vị trí trên mái nhà (Khung quyết định từng bước)
Hãy giải quyết chính xác kịch bản của bạn: 8 tấm pin với tổng công suất 1.600W, rải rác ở 4 vị trí trên mái nhà của bạn vì vật lý và hình học mái nhà RV không thích bạn.
Đây là cách định cấu hình điều này để có đầu ra thực tế tối đa.
Bước 1: Lập bản đồ trò chơi xếp hình trên mái nhà của bạn
Trước khi chạm vào dây, hãy ghi lại bố cục của bạn:
Kiểm kê vị trí:
- Vị trí 1 (phía trước): 2 tấm pin
- Vị trí 2 (giữa bên trái): 2 tấm pin
- Vị trí 3 (phía sau bên trái): 3 tấm pin
- Vị trí 4 (phía sau bên phải): 1 tấm pin
Đánh giá rủi ro bóng râm:
- Phía trước: Bộ phận AC che bóng một tấm pin từ 9-11 giờ sáng
- Giữa bên trái: Bóng của lỗ thông hơi trên mái nhà từ 7-9 giờ sáng
- Phía sau bên trái: Sạch sẽ, nhưng có khả năng cắm trại dưới gốc cây
- Phía sau bên phải: Rủi ro bóng râm tối thiểu
Khoảng cách chạy dây:
- Mỗi vị trí đến bộ điều khiển sạc: 15-25 feet
- Giữa các vị trí: 8-15 feet
Bản đồ này cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về khả năng thực hiện cấu hình. Các vị trí có vấn đề về bóng râm đã biết nên được cách ly về điện với các vị trí có ánh nắng mặt trời tốt. Đó là cách bạn tránh “Kẻ giết bóng râm.”
Bước 2: Chọn Chiến lược Cấu hình của Bạn
Bạn có ba tùy chọn khả thi. Mỗi tùy chọn có các yêu cầu khác nhau về hộp kết hợp.
Tùy chọn A: Bốn chuỗi 2 tấm pin nối tiếp song song (2s4p) — Yêu cầu Hộp Kết hợp
Cách đấu dây:
- Vị trí 1 (phía trước): Tấm pin 1 → Tấm pin 2 nối tiếp = Chuỗi 1 (36V, 11A)
- Vị trí 2 (giữa bên trái): Tấm pin 3 → Tấm pin 4 nối tiếp = Chuỗi 2 (36V, 11A)
- Vị trí 3 (phía sau bên trái): Tấm pin 5 → Tấm pin 6 nối tiếp = Chuỗi 3 (36V, 11A)
- Vị trí 4 (phía sau bên phải): Tấm pin 7 → Tấm pin 8 nối tiếp = Chuỗi 4 (36V, 11A)
- Lắp đặt hộp kết hợp trên mái nhà
- Chạy tất cả 4 chuỗi dương + 4 chuỗi âm đến các thanh cái của hộp kết hợp
- Một cặp dây 6AWG từ hộp đến bộ điều khiển sạc
Ưu:
- Khả năng chịu bóng râm tối đa: Một tấm pin bị che bóng chỉ làm giảm 25% của một chuỗi = 12,5% tổng số tấm pin
- Cấu hình chuỗi cân bằng (tất cả các chuỗi có điện áp/dòng điện giống hệt nhau)
- “Quy tắc 2 tấm pin nối tiếp” được tuân thủ hoàn hảo
- Điện áp vừa phải (36V) tốt cho hiệu quả MPPT
- Dây chạy từ tấm pin đến hộp có thể là 10AWG (chi phí thấp hơn)
Nhược điểm:
- Yêu cầu hộp kết hợp ($150)
- Dòng điện kết hợp: 44A (yêu cầu 6AWG hoặc 4AWG đến bộ điều khiển tùy thuộc vào khoảng cách)
- Đấu dây phức tạp nhất (8 dây chạy đến hộp)
Về mặt tích cực, khi anh rể của bạn hỏi “tại sao nó lại phức tạp như vậy”, bạn có thể tự tin giải thích rằng bạn đã tối ưu hóa khả năng chịu bóng râm. Anh ta sẽ gật đầu và lùi lại từ từ.
Tốt nhất cho: Những người sử dụng RV thường xuyên cắm trại ở nơi có bóng râm một phần (cây cối, khu cắm trại đông đúc) và muốn khả năng phục hồi tối đa.
Tùy chọn B: Hai chuỗi 4 tấm pin nối tiếp song song (4s2p) — Có thể Không Cần Hộp Kết hợp
Cách đấu dây:
- Vị trí 1+2 (phía trước và giữa bên trái): 4 tấm pin nối tiếp = Chuỗi 1 (72V, 11A)
- Vị trí 3+4 (phía sau): 4 tấm pin nối tiếp = Chuỗi 2 (72V, 11A)
- Kết nối Chuỗi 1 và Chuỗi 2 song song
- Nếu bộ điều khiển sạc của bạn có 4 đầu cuối: kết nối trực tiếp (không cần hộp)
- Nếu chỉ có 2 đầu cuối: hộp kết hợp nhỏ hoặc đầu nối nhánh
Ưu:
- Điện áp cao hơn (72V) = hiệu quả MPPT tối đa + cỡ dây mỏng nhất
- Chỉ có 2 kết nối song song (có thể bỏ qua hộp kết hợp)
- Cấu trúc liên kết đấu dây đơn giản hơn
- Chi phí đồng thấp hơn (có thể sử dụng 10AWG cho toàn bộ đường chạy ở mức dòng điện này)
Nhược điểm:
- Dễ bị ảnh hưởng bởi bóng râm hơn: Một tấm pin bị che bóng ảnh hưởng đến toàn bộ chuỗi 4 tấm pin = 50% sản lượng tấm pin
- Vấn đề bóng râm của bộ phận AC phía trước hiện ảnh hưởng đến 4 tấm pin, không phải 2
- Vi phạm “Quy tắc 2 tấm pin nối tiếp” (tăng rủi ro bóng râm)
- Phải xác minh bộ điều khiển sạc có thể xử lý 72V (kiểm tra định mức VOC)
Cảnh báo thời tiết lạnh: Điện áp tấm pin tăng khi nhiệt độ giảm. Thông số kỹ thuật của bộ điều khiển sạc ghi “Điện áp đầu vào tối đa 100V”. Buổi sáng tháng 12 lạnh giá ở độ cao 7.000 feet? Các tấm pin của bạn sẽ vượt xa thông số kỹ thuật. Chúng sẽ đẩy lên 85V+ và thách thức bộ điều khiển của bạn hoạt động.
Tốt nhất cho: Những người dùng RV chủ yếu cắm trại tự do (boondock) ở nơi đầy nắng (sa mạc, đất BLM rộng mở) với ít lo ngại về bóng râm. Nếu bạn cắm trại tại các khu cắm trại phát triển có điện lưới và chỉ sử dụng năng lượng mặt trời như một phương án dự phòng, thì điều này phù hợp. Nếu bạn là một người theo chủ nghĩa thuần túy, tránh các khu cắm trại như tránh bẫy du lịch, hãy chọn Phương án A.
Phương án C: Bộ điều khiển sạc riêng biệt cho các khu vực mái riêng biệt - Không có hộp kết hợp
Cách đấu dây:
- Bộ điều khiển 1 (phía trước): Xử lý 4 tấm pin từ Vị trí 1+2 (hai chuỗi nối tiếp 2 tấm song song = 2s2p)
- Bộ điều khiển 2 (phía sau): Xử lý 4 tấm pin từ Vị trí 3+4 (hai chuỗi nối tiếp 2 tấm song song = 2s2p)
- Mỗi bộ điều khiển kết nối trực tiếp với hệ thống ắc quy
- Không cần hộp kết hợp
Ưu:
- Không lây nhiễm bóng râm chéo: Bóng râm AC phía trước chỉ ảnh hưởng đến đầu ra của bộ điều khiển phía trước
- Tối ưu hóa tối đa: mỗi bộ điều khiển theo dõi các tấm pin của nó một cách độc lập
- Không cần hộp kết hợp (tiết kiệm 150 đô la)
- Có thể sử dụng các góc/độ nghiêng tấm pin khác nhau cho mỗi khu vực
- Tích hợp tính năng dự phòng: nếu một bộ điều khiển bị lỗi, bạn vẫn có 800W
Nhược điểm:
- Trị giá: Hai bộ điều khiển MPPT = 200-400 đô la+ tùy thuộc vào kiểu máy (Victron SmartSolar 100/30 ×2 = ~360 đô la)
- Độ phức tạp khi lắp đặt tăng gấp đôi (hai bộ kết nối, hai hệ thống giám sát)
- Chiếm nhiều không gian lắp đặt hơn trong khoang điện
- Yêu cầu tính toán kích thước dây hệ thống ắc quy cẩn thận (cả hai bộ điều khiển đều cấp điện cho cùng một hệ thống)
Hãy nghĩ về nó như việc mua hai công cụ chất lượng trung bình thay vì một công cụ cao cấp. Tính dự phòng có giá trị khi bạn ở cách cửa hàng năng lượng mặt trời gần nhất 200 dặm.
Tốt nhất cho: Những người dùng RV có các kiểu bóng râm phức tạp trên các khu vực mái khác nhau, hoặc những người muốn có đầu ra tối đa tuyệt đối bất kể chi phí. Đây là cách tiếp cận “chuyên nghiệp”.
Bước 3: Tính toán cỡ dây và sụt áp
Đối với bất kỳ cấu hình nào, hãy giữ sụt áp dưới 3% điện áp hệ thống để tránh lãng phí điện năng bạn đã tạo ra.
Công thức: Sụt áp = (2 × Chiều dài dây × Dòng điện × Điện trở dây) / 1000
Đúng vậy, bạn có thể sử dụng máy tính trực tuyến. Nhưng hiểu công thức có nghĩa là bạn sẽ biết chính xác lý do tại sao lời khuyên “nó đã hoạt động trên RV của tôi” của bạn bạn có thể làm hỏng hệ thống của bạn.
Điện trở dây (ohms trên 1000 ft):
- 10AWG: 1.0 ohms
- 8AWG: 0.628 ohms
- 6AWG: 0.395 ohms
- 4AWG: 0.249 ohms
Ví dụ cho Phương án A (2s4p với hộp kết hợp):
- Điện áp hệ thống: 36V (Vmp danh định)
- Dòng điện kết hợp: 44A
- Chiều dài dây từ hộp kết hợp đến bộ điều khiển: 20 feet
- Mục tiêu: <3% sụt áp = <1.08V sụt áp
Sử dụng dây 6AWG:
- Sụt áp = (2 × 20 × 44 × 0.395) / 1000 = 0.695V sụt áp
- Tỷ lệ phần trăm = 0.695V / 36V = 1.93% ✓ Chấp nhận được
0.695V bạn đang mất đó? Trong hệ thống 12V, điện trở tương tự sẽ là 6% điện áp của bạn bị mất để làm nóng dây đồng thay vì sạc ắc quy. Toán học rất quan trọng.
Sử dụng dây 8AWG:
- Sụt áp = (2 × 20 × 44 × 0.628) / 1000 = 1.11V sụt áp
- Tỷ lệ phần trăm = 1.11V / 36V = 3.08% ✗ Tạm chấp nhận (nhưng đủ gần cho hầu hết các cài đặt)
Pro-Mẹo: Đối với các đường dây từ các tấm pin riêng lẻ đến hộp kết hợp gắn trên mái nhà (khoảng cách ngắn hơn, dòng điện thấp hơn trên mỗi chuỗi), 10AWG thường là đủ. Cỡ dây lớn (6AWG/4AWG) chỉ cần thiết cho đường dây cuối cùng từ hộp đến bộ điều khiển, nơi tất cả dòng điện tập hợp lại.
Bước 4: Ma trận quyết định hộp kết hợp (Câu trả lời cuối cùng)
Đối với kịch bản 8 tấm pin, 4 vị trí của bạn:
NẾU bạn chọn Phương án A (2s4p): → CÓ, hãy mua hộp kết hợp
- Bạn có 4 chuỗi song song (tổng cộng 8 dây)
- Bộ điều khiển sạc của bạn có tối đa 2-4 đầu nối
- Không thể kết nối vật lý nếu không có điểm tập hợp
- Việc mua hộp 150 đô la là hợp lý
NẾU bạn chọn Phương án B (4s2p): → CÓ LẼ LÀ KHÔNG (kiểm tra bộ điều khiển của bạn)
- Bạn có 2 chuỗi song song (tổng cộng 4 dây)
- Hầu hết các bộ điều khiển MPPT có thể xử lý việc này với các đầu nối tích hợp
- Kiểm tra bộ điều khiển cụ thể của bạn: có 4 đầu nối không? Vậy thì không cần hộp
- Nếu chỉ có 2 đầu nối, hãy sử dụng đầu nối nhánh (~20 đô la) thay vì hộp kết hợp đầy đủ (~150 đô la)
NẾU bạn chọn Phương án C (bộ điều khiển riêng biệt): → KHÔNG cần hộp kết hợp
- Mỗi bộ điều khiển xử lý cấu hình 2s2p riêng của nó (2 chuỗi song song trên mỗi bộ điều khiển)
- Kết nối trực tiếp với các đầu nối của mỗi bộ điều khiển
- Tiết kiệm $150; bạn đã chi khoản tiền đó cho bộ điều khiển thứ hai rồi.
Kiểm tra cuối cùng về chi phí-lợi ích:
Hộp kết hợp ($150) + dây 6AWG ($80 cho đoạn 25ft) = $230
SO VỚI.
Đầu nối nhánh ($20) + dây 6AWG ($80) = $100
Đối với Lựa chọn B, bạn tiết kiệm được $130 bằng cách bỏ qua hộp.
Đối với Lựa chọn A, bạn cần tổ chức và mật độ kết nối mà hộp cung cấp—$150 không phải là tùy chọn.
Đối với Lựa chọn C, bạn đã chi hơn $200 cho bộ điều khiển thứ hai, điều này loại bỏ nhu cầu về bất kỳ phần cứng kết hợp nào.
Câu hỏi về $150 đã được trả lời
Quay lại giỏ hàng của bạn. Tám tấm pin. Một bộ điều khiển sạc. Hộp kết hợp $150 đó.
Đây là khuôn khổ quyết định của bạn:
Kiểm tra cấu hình dây của bạn trước. Nếu bạn đang đấu dây nối tiếp hoặc chỉ sử dụng 2-3 chuỗi song song, hầu hết các bộ điều khiển sạc có thể xử lý trực tiếp các kết nối. Không cần hộp. Nhấp vào “lưu lại sau” và chuyển $150 đó sang dây tốt hơn hoặc dung lượng tấm pin lớn hơn.
Đếm số chuỗi song song của bạn thứ hai. Bốn chuỗi trở lên song song? Thực tế vật lý đòi hỏi sự tổng hợp. Hộp kết hợp xứng đáng với công sức của nó bằng cách cung cấp cho bạn một điểm kết nối thích hợp thay vì một mớ dây lộn xộn tranh giành không gian đầu cuối.
Xem xét bố cục mái nhà của bạn thứ ba. Nếu các tấm pin của bạn nằm rải rác trên “Xếp hình Tetris trên mái nhà” các vị trí và bạn đang sử dụng hệ thống dây song song, hộp kết hợp gắn trên mái nhà sẽ đơn giản hóa đáng kể các đường dây của bạn. Các đường chạy ngắn hơn đến hộp (có thể chấp nhận dây mỏng hơn) cộng với một đường chạy khổ lớn đến bộ điều khiển của bạn tốt hơn là chạy tám dây nặng riêng biệt trên toàn bộ khoảng cách.
Đánh giá các kiểu bóng râm cuối cùng. Điều này xác định xem bạn nên sẽ sử dụng cấu hình song song mà trước tiên sẽ yêu cầu hộp kết hợp. Bóng râm một phần thường xuyên? Dây song song hoặc nối tiếp-song song (2s2p) với “Quy tắc 2 tấm pin nối tiếp” bảo vệ bạn khỏi “Kẻ giết bóng râm.” Cắm trại dưới ánh nắng đầy đủ? Dây nối tiếp có thể cho phép bạn bỏ qua hoàn toàn hộp trong khi đạt được hiệu quả điện.
Hộp kết hợp tốt nhất là hộp bạn không cần—vì bạn đã đấu dây thông minh ngay từ đầu. Tốt thứ hai là hộp thực sự giải quyết vấn đề tổng hợp dòng điện song song của bạn mà không biến thành “Cái bẫy hộp kết hợp” các thành phần không cần thiết làm tăng điện trở.
Trước khi nhấp vào “mua” bất cứ thứ gì: Mở hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển sạc của bạn. Đếm các đầu cuối đầu vào. Tính số chuỗi song song của bạn. Sau đó quyết định.
Đôi khi câu trả lời đúng là ít thành phần hơn, không phải nhiều hơn.
Tóm tắt các mẹo chuyên nghiệp cuối cùng
- Quy tắc 2-nối tiếp: Đấu dây các tấm pin theo cặp (2 nối tiếp), sau đó song song các cặp đó để có cấu hình RV tối ưu
- Kẻ giết bóng râm: Dây nối tiếp biến một tấm pin bị che bóng thành một điểm nghẽn trên toàn hệ thống—tránh cho RV có bóng râm một phần
- Số lượng đầu cuối > Số lượng tấm pin: Bạn cần một hộp kết hợp khi các chuỗi song song vượt quá các đầu cuối của bộ điều khiển, không phải khi bạn đạt đến một số lượng tấm pin kỳ diệu
- Tính toán sụt áp: Giữ mức sụt dưới 3% điện áp hệ thống; sử dụng máy tính đo dây, không phải phỏng đoán
- Lập kế hoạch Tetris trên mái nhà: Lập bản đồ các kiểu bóng râm và vị trí tấm pin trước khi chọn cấu hình nối tiếp so với song song
- Điện áp thời tiết lạnh: Điện áp tấm pin tăng khi nhiệt độ giảm—xác minh định mức VOC tối đa của bộ điều khiển của bạn trước khi sử dụng các chuỗi nối tiếp dài
Thông số kỹ thuật đầu cuối của bộ điều khiển sạc của bạn xác định xem bạn có cần hộp kết hợp hay không. Kiểm tra các thông số kỹ thuật đó trước, định cấu hình thứ hai, mua các thành phần sau cùng.
