A hálózatra visszatápláló napelemes rendszereket más szemlélettel kell tervezni. Ott a hálózat gyakorlatilag folyamatosan rendelkezésre áll, mint “tároló” (persze a sok drót és karó nem tárol valójában semmit). A szigetüzemű rendszerben vagy azonnal elhasználjuk, amit termelt a napelem, vagy valóban tárolnunk kell, azaz akkumulátorba kell tölteni az energiát. Egy ténylegesen szigetüzemű rendszerben, ahol elektromos hálózat közel ‘s távol nincs, csak az akkumulátorban tárolt energiára hagyatkozhatunk. Tehát hiába van sok napelemünk és süt a nap, ha az akkumulátorok már reggel 10-kor teljesen fel vannak töltve, és nincs fogyasztó, aki a további megtermelt energiát elfogyassza. Az akkumulátoroknak természetesen nem árt meg, mert a Victron Energy napelemes töltésvezérlői gondoskodnak az akkumulátor típusának megfelelő töltésről. Azonban, ami nincs az akkumulátorban, azt később nem tudjuk elhasználni.
A fentiek miatt a szigetüzemű rendszerek méretezését mindig a fogyasztás felmérésével kezdjük. Legegyszerűbb, ha nyitunk egy számolótáblát, és soronként felírjuk a fogyasztóinkat, mellé a teljesítményüket, és hogy 1 nap alatt hány órát akarjuk használni, majd összeszorozzuk és kijön a napi fogyasztása. Az olyan fogyasztók, mint Pl. a hűtőszekrény, aminek ugyan van egy teljesítménye a műszaki adatlapja szerint, azonban nem tudjuk, egy nap valójában mennyi ideig is működik, a legpontosabb információ az energiacímkéje, ami az éves fogyasztását adja meg kWh-ban. Ezt osszuk el 365-tel, hogy megkapjuk a napi fogyasztását.
Ha így összeszámoltuk a napi fogyasztást, már nagyjából tudhatjuk, mennyi napelemre lesz szükségünk. Ez függ a napelemek elhelyezkedésétől (dőlésszögétől, irányától, benapozottságától) erre vonatkozó információt a https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html oldalon találunk, meglepő módon a grid-tied fülön, mivel arra vagyunk kíváncsiak, mennyit várhatunk a napelemektől ÁTLAGOSAN NAPONTA egy adott hónapban. Manapság már nem adja meg napra, csak a hónapra, ezért a hónapnál olvasható Wh értéket el kell osszuk 30-cal (vagy 31-gyel, de ennyire a várható termelés becslése sem pontos). A végeredmény, hogy a legrosszabb hónap december, amikor Magyarországon kb. napi átlagban 0,9kWh-át nyerhetünk 1000Wp optimális dőlésszögű és nem árnyékolt napelem-mezőtől, míg júliusban kb. 4,2 kWh-át naponta. Télen kevesebb a szép napos nap, és rövidebbek a nappalok. Egy borús, ködös téli napon az 1000kWp-től ne várjunk 20-50Wh-nál többet. És ilyen napból egymást követheti akár 5 is. Akkor elkerülhetetlen, hogy alternatív megoldásként elővegyük a jó öreg áramfejlesztőt, hogy feltöltsük az akkumulátort, és várjuk, hogy megint kisüssön a nap.
Száz szónak is egy a vége:
- El kell döntsük, hogy mikor fogjuk használni a napelemes rendszerünket (egész évben, csak nyáron, csak nyáron hétvégente)?
- Ki kell számoljuk, hogy mennyi energiát kell begyűjtsünk, hogy az általunk meghatározott számú napsütés mentes napot átvészeljük. Azaz, ha úgy döntünk, hogy az áthidalási időnk legyen 1 nap, akkor a 2. napsütés-mentes napon zúgolódás nélkül vesszük elő az áramfejlesztőt, hiszen erre kalkuláltunk.
- Ki kell számoljuk, hogy az imént kiszámolt energiamennyiséget a rendelkezésre álló idő alatt mennyi napelemmel tudjuk begyűjteni a fenti időszak napsütéssel legrosszabbul ellátott időszakában.
- Ki kell számolni, hogy a begyűjtött energiát mekkora kapacitású akkumulátorban tudjuk eltárolni, figyelembe véve az akkumulátor sajátosságait is, mert pl. egy adott áramerősségnél nagyobb töltést károsodás nélkül egyetlen akkumulátor sem visel el.
Egy példa: Hétvégi ház, napi 500Wh fogyasztással, amit csak márciustól októberig használnak és csak hétvégente.
A legrosszabb hónapunk október, amikor kb. max. 2500Wh-át várhatunk 1000Wp napelemtől. Tehát 2 napra 1000Wh-át kell 5 nap alatt begyűjtsünk és raktározzunk, hogy ha hétvégén nem is süt a nap, 2 napot ellehessünk a vityillónkban.
Napi 200Wh-át 200 = n * 2500/1000 ; n=200/2,5=80
azaz 80Wp napelemmel tudunk megszerezni. Persze, mivel átlagokról beszélünk, 10-15% biztonsági tartalékot sosem ártalmas hozzáadni. Legyen a napelem 100Wp.
Ahhoz, hogy a napenergiát az akkumulátor töltésére alkalmas feszültségre és áramerősségre konvertáljuk, napelemes töltésvezérlő kell. Legegyszerűbb a Victron Energy on-line kalkulátorával kiválasztani. itt bármilyen napelem adatait megadhatjuk. De nem csak a feszültség és az áramerősség számít, hanem az, is, hogy az akkumulátorokat ne töltsük se túl, se túlságosan kevéssé, mert idővel mindkettő megárt. Ezért érdemes a drága akkumulátorokat minőségi töltésvezérlővel védeni.
Az inverter teljesítménye attól függ, mekkora teljesítményű fogyasztót akarunk használni. Mert ha 21W-tal akarunk világítani 24 órán keresztül, akkor elég a legkisebb (100W) inverter is, de ha 30 percig akarjuk járatni az 1000W-os mélyútszivattyút, akkor 3000VA-es inverterre lesz szükségünk, hogy a szivattyút el is tudja indítani. Mindkét esetben kb. ugyanannyi energiát használunk el: 21 * 24 = 504Wh, 1000W * 0,5h=500Wh.
És mennyi akkumulátor kell? Az előbbi példánál maradva, ha 1000Wh-át akarunk elfogyasztani, akkor ólom-sav akkumulátorból javasolt ennek legalább a dupláját választani, mert ezek az akkumulátorok hamar tönkremennek, ha rendszeresen 50% alá merítjük őket, és idővel öregszenek is. Ha LiFePO4 akkumulátort választunk, akkor elég a biztonsági tényezővel szorozni, mert azok névleges kapacitása megegyezik a bennük hasznosítható módon tárolt energiával.
Pl. 12V-on egy (C20) 220Ah kapacitású ólom-sav akkumulátor alkalmas a 2 x 24h x 21W= 1008Wh táplálására, de ha a szivattyút akarjuk járatni a hétvégén naponta 1/2 órát, akkor ennél nagyobb kapacitású ólom-sav akkumulátorra lesz szükségünk, mert nagyobb áram kivételekor jobban leesik az akkumulátor feszültsége.
A lítium akkumulátorok nem ilyen érzékenyek a kisütőáramra, abból elég egy 12,8V/100Ah-ás ugyanehhez, legyen szó hosszú idejű kis terhelésről vagy rövidebb idejű nagyobbról.
Utolsóként ne felejtsük el ellenőrizni, hogy a napelem által generált áramerősség nem túl sok-e az adott akkumulátor számára. Ha az áramerősség meghaladná az akkumulátor gyártója által javasolt értéket, akkor nagyobb kapacitású akkumulátort kell választani.