جواب : براي طراحي سيستم خورشيدي ابتدا بايد ميزان مصرف انرژي وسايل و محاسبات آنها را انجام بدهيم سپس با توجه به نياز مي توانيم وات و تعداد پنل خورشيدي، شارژ کنترلر، باتري خورشيدي، اينورتر، وسايل حفاظتي و کابل ها را مشخص کرد. اجزاي اصلي سيستم خورشيدي عبارتند از:
ماژول PV که نورخورشيد رو به برق DC تبديل مي کند.
اينورتر که برق DC توليد شده توسط پنل هاي خورشيدي را به برق AC مصرفي بارهاي AC تبديل مي کند.
شارژ کنترلر که ولتاژ و جريان خروجي از پنل به سمت باتري را تنظيم مي کند و از باتري در مقابل شارژ و دشارژ بيش از حد حفاظت مي کند که موجب افزايش طول عمر باتري مي شود.
باتري که براي ذخيره انرژي مورد نياز وسايل برقي در طول شب و در روزهاي ابري مورد استفاده قرار مي گيرد.
محاسبات سيستم هاي خورشيدي
گام 1:تعيين ميزان مصرف توان
اولين مرحله در طراحي سيستم فتوولتاييک خورشيدي اين است که کل توان و انرژي مصرفي براي تمام بارهايي که نياز به تغذيه دارند را مشخص کنيم:
1–1. ميزان وات ساعت مصرفي هر وسيله را در طي يک روز محاسبه کنيد. سپس مقادير وات ساعت هاي مصرفي کلية وسايل را براي يک روز با هم جمع کنيد.
براي مثال ما، وسايل برقي به قرار زير است (انتخاب وسايل کم مصرف در سيستم خورشيدي داراي اهميت است:
يک لامپ فلورسنت 18 وات با 4 ساعت استفاده در روز
يک فن 60 واتي با 2 ساعت استفاده در روز
يک يخچال 75 واتي با 24 ساعت کار در روز ( که کمپرسور در 12 ساعت کار مي کند و در 12 ساعت خاموش)
آموزش روش محاسبات طراحي سيستم خورشيدي با يک مثال
2–1- عدد بدست آمده را در 1.3 (بعضا 1.2 رو هم در نظر مي گيرن) ضرب کنيد تا ميزان وات ساعتي که پنل بايد در طي يک روز توليد کند بدست بيايد. (ضريب 1.3 ميزان تلفات انرژي در سيستم است)
// مثال محاسباتي طراحي سيستم خورشيدي
گام 2: تعيين اندازة ماژول PV
سايزهاي مختلف پنل هاي PV مقادير متفاوت توان توليد مي کنند. هر چه اندازة پنل بزرگتر باشد به همان ميزان توان بيشتري توليد خواهد نمود. براي مشخص کردن اندازة ماژول PV، بايد ابتدا بيشترين توان توليدي را بدست آوريم. بيشترين توان توليدي يا وات پيک( Wp) بستگي به ماژول PV و آب و هواي منطقة مورد نظر دارد. بدين منظور به فاکتوري به نام "پتانسيل تابش" که در هر مکاني متفاوت است نياز داريم. (براي مشاهده ضريب تابش در نقاط مختلف ايران کليک کنيد).
براي تعيين اندازة ماژول به طريق زير عمل مي کنيم:
1–2. محاسبة وات پيک کل ( Wp Total ): ميزان کل وات ساعت هايي که در طول روز نياز داريم تا توسط ماژول توليد شود ( عدد بدست آمده از قسمت 2-1 ) را بر ضريب تابش تقسيم کنيد تا وات پيک کلي که توسط پنل ها بايد توليد شود بدست آيد.با فرض در نظر گرفت ضريب تابش 3.4 خواهيم داشت:
مثال محاسباتي طراحي سيستم خورشيدي
2–2. محاسبة تعداد پنل هاي مورد نياز براي سيستم: جواب بدست آمده از قسمت 1 – 2 را بر توان نامي پنل هايي که در اختيار داريد تقسيم کرده و حاصل بدست آمده را به سمت عدد صحيح بزرگتر گرد کنيد. جواب، تعداد پنل هايي که بايد استفاده کنيد را مشخص مي کند.البته بايد توجه داشت که حاصل اين محاسبه حداقل پنل هايي که بايد استفاده کنيم را مشخص مي کند. مسلماً اگر پنل هاي بيشتري استفاده کنيم عملکرد سيستم بهتر خواهد بود و همچنين طول عمر باطري هم افزايش خواهد يافت.
مشخصات پنل در نظر گرفته شده:
Pm = 110 wp
Vm = 16.7 Vdc
Im = 6.6 a
Voc = 20.7 v
Isc = 7.5 a
مثال محاسباتي طراحي سيستم خورشيدي
بنابراين 4 پنل 110 واتي در نظر گرفته مي شود.
گام 3: انتخاب اينورتر
ابتدا بگذاريد از اينجا شروع کنيم که وسايل الکتريکي دو نوع هستند :
وسايل برقي معمولي (مقاومتي ): اين نوع وسايل در هنگام راه اندازي جرياني زيادتر از جريان حالت دائم کار خود از مدار نمي کشند. (البته در هنگام راه اندازي کمي زيادتر جريان دريافت مي کنند ولي آنقدر زياد نيست که در محاسبات تاثير داشته باشد)
وسايل برقي داراي موتور: اين وسايل در هنگام راه اندازي يک جريان راه انداز دارند يعني جريان هنگام راه اندازي چند برابر جريان حالت دائم کار آنهاست.
پس در انتخاب اينورتر بايد به اين نکته توجه کرد که وسايل ما از کدام نوع هستند. اگر وسايل برقي موتوري را مي خواهيم با اينورتر راه اندازي کنيم توان راه اندازي اينورتر بايد حداقل هشت برابر توان وسيله موتوري باشد تا بتواند جريان گذرا يا جريان راه اندازي موتور را تامين کند. البته راه ديگر اين است که بجاي چند برابر کردن توان اينورتر مي توانيم از سافت استارتر استفاده کنيم .
نکته: سافت استارتر وسيله اي است براي راه اندازي آرام موتور است يعني جريان راه اندازي را در موتور کاهش مي دهد. که اين عامل علاوه بر کاهش تنش هاي ميکانيکي موتور، تنش هاي الکتريکي را نيز کاهش مي دهد و باعث افزايش طول عمر موتور مي شود.
ما فرض مي گيريم که سافت استارتر براي راه اندازي موتور يخچال داريم.
نکته: توان واقعي يا توان دائم کار همانطور که از نامش معلوم است به تواني مي گويند که اگر ما آن توان را براي ساعت ها از وسيله دريافت کنيم هيچ گونه افت توان، داغ شدگي يا خاموشي دستگاه را شاهد نباشيم.
در صورت نياز به خروجي AC بايستي از يک اينورتر استفاده کنيم. نکتة بسيار مهم در انتخاب اينورتر اين است که ورودي اينورتر به هيچ وجه نبايستي از مجموع توان تمام وسايل برقي کمتر باشد. همچنين ولتاژ نامي اينورتر بايد با ولتاژ بانک باتريها برابر باشد.
براي سيستم هاي مستقل، اينورتر بايد به اندازة کافي بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفي را تأمين نمايد. اندازة اينورتر بين 25 تا 30 درصد بزرگتر از مجموع توان تمامي وسايل در نظر گرفته مي شود . اگر از موتور يا کمپرسور استفاده نماييم اندازة اينورتر بايد حداقل 3 برابر ظرفيت آنها باشد تا بتواند جريان ضربه را تحمل کند.
براي سيستم هاي متصل به شبکه، ورودي اينورتر بايد با آراية PV برابر باشد تا عملکرد سيستم ايمن و مؤثر باشد.
مثال محاسباتي طراحي سيستم خورشيدي
مثال محاسباتي طراحي سيستم خورشيدي
يک اينورتر 200 واتي در نظر گرفته مي شود.
گام 4: تعيين اندازة باتري
نوع باتري توصيه شده در سيستم هاي خورشيدي باتريهاي ديپ سايکل (باتري با سيکل زياد) است. در واقع باتري هاي مورد استفاده در سيستم هاي PV خورشيدي بايد قابليت اين را داشته باشند که تا پايين ترين سطح انرژي دشارژ شده و سپس به سرعت شارژ شوند. (عموماً از باتري هاي ليد اسيد خشک استفاده مي شود). همچنين ظرفيت آنها به اندازه اي باشد که بتواند وسايل و تجهيزات مورد استفاده را در شب و روزهاي ابري به راه بياندازد.
براي تعيين اندازة باتري به طريق زير عمل مي کنيم:
1–4. مجموع وات ساعت مصرفي کلية وسايل را در طول يک روز محاسبه کنيد.
2–4. عدد بدست آمده را بر 0.85 تقسيم کنيد ( به خاطر تلفات باطري)
3–4. حاصل را بر 0.6 تقسيم کنيد ( به خاطر عمق دشارژdod))
4–4. اين عدد را بر ولتاژ نامي باتري تقسيم نماييد.
5–4. حال اين عدد را در تعداد روزهايي که تابش خورشيد وجود ندارد يا همان روزهاي ابري (يعني تعداد روزهايي که در واقع پنل ها تواني توليد نمي کنند) که نياز داريم از سيستم ولتاژ بگيريم؛ ضرب کنيد. (معمولاً بين 3 تا 5 روز که بيشتر شرکتها 2 روز رو با توجه به منطقه در نظر مي گيرند)
آموزش روش محاسبات طراحي سيستم خورشيدي با يک مثال
مي توان 6 باتري 100 آمپري 12 ولت در نظر گرفته شود.
گام 5: تعيين اندازة شارژ کنترلر خورشيدي
شارژ کنترلر عموماً بر مبناي ظرفيت ولتاژ و جريان ارزيابي مي شود . ولتاژ بايستي مطابق با باتري و آراية PV در نظر گرفته شده و همين طور بتواند جريان آراية PV را تحمل کند .
براي شارژ کنترلرهاي نوع سري ، اندازة کنترلر بستگي به جريان ورودي کل PV که وارد کنترلر مي شود و همچنين ساختار پنل PV دارد (سري يا موازي).
به طور استاندارد براي تعيين اندازة شارژ کنترلر جريان مدار کوتاه آراية PV ( Isc ) را در عدد 1.3 ضرب مي کنند.
مثال محاسباتي طراحي سيستم خورشيدي
بنابراين يک شارژ کنترلر 40 يا 45 آمپري 12 ولت را انتخاب مي کنيم.
مرجع: برق نيوز
: Print
پایان
*****************************************************
