ظرفیت سیستم خورشیدی خانگی چگونه تعیین میشود؟
ظرفیت سیستم خورشیدی خانگی را نمیتوان فقط از روی متراژ ساختمان یا مبلغ قبض برق تعیین کرد. دو خانه با مساحت مشابه ممکن است به دلیل تفاوت در وسایل برقی، ساعات مصرف و هدف استفاده، به ظرفیتهای کاملاً متفاوتی نیاز داشته باشند.
ابتدا باید مشخص شود که سیستم برای کاهش هزینه برق، تأمین برق اضطراری یا استقلال کامل از شبکه طراحی میشود. سپس محاسبات پنل، اینورتر و باتری انجام میشوند.
فهرست مطالب
۱. تعیین هدف سیستم ۲. تهیه لیست وسایل ۳. محاسبه مصرف روزانه ۴. محاسبه توان همزمان ۵. محاسبه ظرفیت پنل ۶. تعیین تعداد پنل ۷. محاسبه توان اینورتر ۸. محاسبه ظرفیت باتری ۹. محاسبه شارژکنترلر ۱۰. محاسبه فضای نصب ۱۱. مثال کامل محاسباتی ۱۲. چکلیست نهاییهدف سیستم خورشیدی را مشخص کنید
روش محاسبه ظرفیت سیستم به هدف پروژه بستگی دارد. یک سیستم برای کاهش قبض برق با یک سیستم برق اضطراری یا آفگرید تفاوت اساسی دارد.
کاهش مصرف برق شبکه
در این حالت سیستم معمولاً متصل به شبکه است و باتری ندارد.
- تمرکز بر مصرف سالانه
- هزینه اولیه کمتر
- بدون برق اضطراری معمولی
- راندمان بالا
برق اضطراری
تنها بارهای مهم هنگام قطع برق توسط باتری و اینورتر تغذیه میشوند.
- نیازمند باتری
- انتخاب بارهای ضروری
- امکان استفاده از شبکه
- مناسب قطعیهای برق
سیستم مستقل از شبکه
تمام انرژی موردنیاز خانه باید توسط پنل، باتری و در صورت نیاز ژنراتور تأمین شود.
- نیازمند محاسبه دقیق
- باتری با ظرفیت بالاتر
- توجه به روزهای ابری
- هزینه بیشتر
در سیستم برق اضطراری بهتر است فقط بارهای ضروری مانند روشنایی، یخچال، مودم، تلویزیون و تجهیزات حساس به خروجی Backup متصل شوند.
لیست کامل وسایل برقی را تهیه کنید
برای هر وسیله باید تعداد، توان، مدت استفاده، زمان استفاده در شب یا روز و احتمال روشنشدن همزمان ثبت شود.
| وسیله | تعداد | توان هر واحد | مدت استفاده | انرژی روزانه |
|---|---|---|---|---|
| لامپ LED | ۸ | ۱۰ وات | ۵ ساعت | ۴۰۰ واتساعت |
| یخچال | ۱ | ۱۵۰ وات | ۸ ساعت معادل | ۱۲۰۰ واتساعت |
| تلویزیون | ۱ | ۱۲۰ وات | ۵ ساعت | ۶۰۰ واتساعت |
| لپتاپ | ۲ | ۶۰ وات | ۵ ساعت | ۶۰۰ واتساعت |
| مودم | ۱ | ۲۰ وات | ۱۲ ساعت | ۲۴۰ واتساعت |
| ماشین لباسشویی | ۱ | ۵۰۰ وات | ۱ ساعت | ۵۰۰ واتساعت |
| پمپ آب | ۱ | ۷۵۰ وات | ۱ ساعت | ۷۵۰ واتساعت |
| مجموع مصرف روزانه | ۴۲۹۰ واتساعت | |||
آبگرمکن، بخاری برقی، اجاق برقی و المنتها مصرف بسیار بالایی دارند و میتوانند ظرفیت پنل و باتری موردنیاز را بهشدت افزایش دهند.
انرژی مصرفی روزانه را محاسبه کنید
انرژی روزانه هر وسیله از حاصلضرب تعداد، توان و مدت استفاده آن به دست میآید.
E انرژی بر حسب واتساعت، N تعداد، P توان بر حسب وات و t زمان بر حسب ساعت است.
مثال محاسبه روشنایی
تبدیل واتساعت به کیلوواتساعت
بیشترین توان همزمان را محاسبه کنید
مصرف روزانه برای محاسبه انرژی پنل و باتری استفاده میشود، اما انتخاب توان اینورتر بر اساس بیشترین توان لحظهای یا همزمان بارها انجام میشود.
| بار همزمان | توان |
|---|---|
| روشنایی | ۸۰ وات |
| یخچال | ۱۵۰ وات |
| تلویزیون | ۱۲۰ وات |
| دو لپتاپ | ۱۲۰ وات |
| مودم | ۲۰ وات |
| پمپ آب | ۷۵۰ وات |
| مجموع توان همزمان | ۱۲۴۰ وات |
کیلووات نشاندهنده توان لحظهای است، درحالیکه کیلوواتساعت مقدار انرژی مصرفشده در طول زمان را نشان میدهد.
ظرفیت پنل خورشیدی را محاسبه کنید
ظرفیت آرایه خورشیدی به انرژی روزانه، ساعات خورشیدی مؤثر محل و ضریب عملکرد سیستم وابسته است.
PSH ساعات خورشیدی اوج و PR ضریب عملکرد کلی سیستم است.
محاسبه ظرفیت پایه پنل
برای جبران فصل کمتابش، آلودگی پنل، افت کابل و توسعه احتمالی، معمولاً حاشیه اطمینان در نظر گرفته میشود.
افزودن حاشیه اطمینان ۲۵ درصد
تعداد پنلها را تعیین کنید
پس از محاسبه توان آرایه، ظرفیت موردنیاز بر توان نامی هر پنل تقسیم میشود.
انتخاب پنل ۵۵۰ وات
توان کل نصبشده برابر ۱٫۶۵ کیلووات خواهد بود.
تعداد و نحوه اتصال پنلها باید با محدوده MPPT، حداکثر ولتاژ و جریان ورودی اینورتر سازگار باشد.
توان اینورتر را محاسبه کنید
اینورتر باید بیشترین توان همزمان بارها را با حاشیه اطمینان تأمین کند و توان راهاندازی موتورهای موجود را نیز تحمل کند.
محاسبه بر اساس بار همزمان
از نظر توان پیوسته، اینورتر دو کیلووات میتواند کافی باشد، اما پمپ دارای توان راهاندازی است.
محاسبه توان راهاندازی پمپ
ظرفیت باتری را محاسبه کنید
در سیستم آفگرید یا هیبریدی، ظرفیت باتری بر اساس انرژی موردنیاز، عمق دشارژ، بازده و تعداد روزهای خودمختاری محاسبه میشود.
محاسبه باتری LiFePO₄
تبدیل به آمپرساعت در سیستم ۵۱٫۲ ولت
با توجه به ظرفیتهای موجود، میتوان از یک باتری ۵۱٫۲ ولت ۱۵۰ آمپرساعت یا ترکیب مجاز چند باتری کوچکتر استفاده کرد.
ظرفیت شارژکنترلر را محاسبه کنید
در اینورترهای آفگرید و هیبریدی جدید، شارژکنترلر MPPT معمولاً داخل اینورتر قرار دارد. با این حال باید جریان و توان ورودی آن کنترل شود.
- حداکثر ولتاژ ورودی پنل
- محدوده MPPT
- حداکثر جریان ورودی PV
- حداکثر توان مجاز پنل
- ولتاژ نامی باتری
- جریان شارژ مجاز باتری
فضای موردنیاز نصب پنلها
فضای نصب فقط مساحت خام پنل نیست. فاصله از لبه سقف، مسیر دسترسی، سایه موانع، فاصله ردیفها و محل تجهیزات باید بررسی شود.
مثال سه پنل ۵۵۰ وات
فضای اجرایی واقعی باید بیشتر از این مقدار در نظر گرفته شود.
مثال کامل محاسبه سیستم خورشیدی خانگی
در این مثال، یک خانه کوچک با مصرف روزانه ۴٫۲۹ کیلوواتساعت و بار همزمان ۱٫۲۴ کیلووات در نظر گرفته شده است. سیستم باید در زمان قطع برق نیز بارهای مشخصشده را تأمین کند.
اطلاعات ورودی
مرحله اول: محاسبه ظرفیت پنل
مرحله دوم: انتخاب اینورتر
مرحله سوم: محاسبه باتری
نتیجه نهایی محاسبات اولیه
سه پنل ۵۵۰ وات، اینورتر ۳ کیلووات و باتری لیتیومی حدود ۶ تا ۸ کیلوواتساعت
انتخاب نهایی باید با توجه به مدل واقعی پمپ، جریان راهاندازی، تابش محل، مشخصات MPPT، جریان BMS و ساعات مصرف شبانه بررسی شود.
چکلیست نهایی طراحی سیستم خانگی
- هدف سیستم مشخص شده باشد.
- تمام وسایل برقی ثبت شده باشند.
- مصرف روزانه بر حسب واتساعت محاسبه شود.
- بیشترین توان همزمان تعیین شده باشد.
- توان راهاندازی پمپ و یخچال بررسی شود.
- ساعات خورشیدی محل بر اساس فصل طراحی انتخاب شود.
- ظرفیت پنل با ضریب عملکرد محاسبه شود.
- رشته پنل با محدوده MPPT سازگار باشد.
- ظرفیت باتری با عمق دشارژ محاسبه شود.
- جریان BMS با توان اینورتر سازگار باشد.
- سطح مقطع کابلها محاسبه شود.
- حفاظت DC و AC در نظر گرفته شود.
- فضای نصب بدون سایه بررسی شود.
- امکان توسعه آینده سیستم بررسی شود.
اشتباهات متداول در محاسبه سیستم خانگی
مبلغ قبض بهتنهایی الگوی مصرف و توان لحظهای را مشخص نمیکند.
مدت استفاده برای تعیین انرژی روزانه ضروری است.
جریان راهاندازی پمپ و یخچال میتواند اینورتر را اضافهبار کند.
ولتاژ، عمق دشارژ، بازده و جریان BMS باید بررسی شوند.
سیستم آفگرید باید بر اساس ماههای کمتابش نیز کنترل شود.
فیوز، کلید، SPD، ارت و کابل مناسب بخش اصلی سیستم هستند.
طراحی دقیق از لیست مصرف آغاز میشود
برای محاسبه ظرفیت سیستم خورشیدی خانگی، ابتدا باید انرژی مصرفی روزانه و بیشترین توان همزمان تعیین شود. ظرفیت پنل بر اساس انرژی، تابش و ضریب عملکرد محاسبه میشود.
توان اینورتر باید بارهای همزمان و توان راهاندازی را تحمل کند. ظرفیت باتری نیز باید با توجه به عمق دشارژ، بازده، مدت پشتیبانی و جریان موردنیاز انتخاب شود.