معرفة النظام الشمسي: كيفية تصميم النظام الكهروضوئي؟
إذا كنت تريد را تعلم كيف دesign سPV سystem، يجب أن تعرف ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية أولاً.
ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو نظام الطاقة الشمسية هو واحد من نظام الطاقة المتجددة التي تستخدم الوحدات الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. يمكن تخزين الكهرباء المولدة أو استخدامها مباشرة ، أو إعادتها إلى خط الشبكة أو دمجها مع واحد أو أكثر من مولدات الكهرباء الأخرى أو أكثر من مصادر الطاقة المتجددة. يعد نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية مصدرًا موثوقًا للغاية ونظيفًا للكهرباء يمكن أن يناسب مجموعة واسعة من التطبيقات مثل الإقامة والصناعة والزراعة والثروة الحيوانية ، إلخ.
مكونات النظام الرئيسية
يشتمل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية على مكونات مختلفة يجب اختيارها وفقًا لنوع النظام وموقع الموقع والتطبيقات. المكونات الرئيسية لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية ، والعاكس ، وبنك البطارية ، ومصادر الطاقة الإضافية والأحمال (الأجهزة).
وحدة PV يحول ضوء الشمس إلى كهرباء DC.
تحكم شحن الطاقة الشمسية ينظم الجهد والتيار القادم من الألواح الكهروضوئية الذهاب إلى
البطارية ويمنع الشحن الزائد للبطارية ويطيل عمر البطارية.
العاكس يحول خرج التيار المستمر من الألواح الكهروضوئية أو توربينات الرياح إلى تيار تيار متردد نظيف للتيار المتردد
الأجهزة أو إعادتها إلى خط الشبكة.
بطارية يخزن الطاقة لتزويد الأجهزة الكهربائية عندما يكون هناك طلب.
حمل هي الأجهزة الكهربائية المتصلة بنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية مثل الأضواء والراديو والتلفزيون والكمبيوتر ،
ثلاجة ، إلخ.
مصادر الطاقة المساعدة - مولد ديزل أو مصادر طاقة متجددة أخرى.
تحجيم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية
1. تحديد متطلبات استهلاك الطاقة
تتمثل الخطوة الأولى في تصميم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية في معرفة إجمالي استهلاك الطاقة والطاقة لجميع الأحمال التي يحتاجها نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية على النحو التالي:
1.1 احسب إجمالي واط / ساعة يوميًا لكل جهاز مستخدم.
أضف الواط-ساعة اللازمة لجميع الأجهزة معًا للحصول على إجمالي وات-ساعة يوميًا
يجب أن يتم تسليمها إلى الأجهزة.
1.2 احسب إجمالي واط / ساعة في اليوم المطلوب من الوحدات الكهروضوئية.
اضرب إجمالي الأجهزة واط / ساعة يوميًا في 1.3 (الطاقة المفقودة في النظام) لتحصل على
إجمالي واط-ساعة في اليوم الذي يجب أن توفره اللوحات.
2. حجم الوحدات الكهروضوئية
ستنتج الأحجام المختلفة للوحدات الكهروضوئية كمية مختلفة من الطاقة. لمعرفة حجم الوحدة الكهروضوئية ، أنتجت الذروة الإجمالية للوات الاحتياجات. تعتمد ذروة واط (Wp) المنتجة على حجم الوحدة الكهروضوئية ومناخ موقع الموقع. علينا أن نأخذ في الاعتبار عامل إنشاء اللوحات والذي يختلف في كل موقع من مواقع الموقع. بالنسبة لتايلاند ، يبلغ عامل إنشاء اللوحة 3.43. لتحديد حجم الوحدات الكهروضوئية ، احسب كما يلي:
2.1 احسب إجمالي تصنيف Watt-الذروة اللازم للوحدات الكهروضوئية
قسّم إجمالي واط-ساعة يوميًا المطلوبة من الوحدات الكهروضوئية (من البند 1.2) على 3.43 للحصول عليه
إجمالي تصنيف Watt-الذروة اللازم للألواح الكهروضوئية اللازمة لتشغيل الأجهزة.
2.2 احسب عدد الألواح الكهروضوئية للنظام
اقسم الإجابة التي تم الحصول عليها في البند 2.1 على الناتج المقدر Watt-الذروة للوحدات الكهروضوئية المتاحة
لك. قم بزيادة أي جزء كسري من النتيجة إلى أعلى رقم كامل تالي والذي سيكون
عدد الوحدات الكهروضوئية المطلوبة.
نتيجة الحساب هي الحد الأدنى لعدد الألواح الكهروضوئية. إذا تم تثبيت المزيد من الوحدات الكهروضوئية ، فسيؤدي النظام بشكل أفضل وسيتم تحسين عمر البطارية. إذا تم استخدام عدد أقل من الوحدات الكهروضوئية ، فقد لا يعمل النظام على الإطلاق خلال فترات الغيوم وسيتم تقصير عمر البطارية.
3. تحجيم العاكس
يتم استخدام العاكس في النظام حيث يلزم إخراج طاقة التيار المتردد. يجب ألا يكون معدل إدخال العاكس أقل من إجمالي واط من الأجهزة. يجب أن يكون للعاكس نفس الجهد الاسمي لبطاريتك.
بالنسبة للأنظمة المستقلة ، يجب أن يكون العاكس كبيرًا بما يكفي للتعامل مع الكمية الإجمالية للواتس التي ستستخدمها في وقت واحد. يجب أن يكون حجم العاكس أكبر بنسبة 25-30٪ من إجمالي واط للأجهزة. في حالة ما إذا كان نوع الجهاز محركًا أو ضاغطًا ، يجب أن يكون حجم العاكس على الأقل 3 أضعاف سعة تلك الأجهزة ويجب إضافته إلى سعة العاكس للتعامل مع التيار الزائد أثناء البدء.
بالنسبة لأنظمة ربط الشبكة أو الأنظمة المتصلة بالشبكة ، يجب أن يكون تصنيف إدخال العاكس هو نفسه تصنيف الصفيف الكهروضوئية للسماح بالتشغيل الآمن والفعال.
4. تحجيم البطارية
نوع البطارية الموصى باستخدامه في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو بطارية دورة عميقة. تم تصميم بطارية الدورة العميقة خصيصًا ليتم تفريغها إلى مستوى طاقة منخفض وإعادة شحنها سريعًا أو شحنها وتفريغها يومًا بعد يوم لسنوات. يجب أن تكون البطارية كبيرة بما يكفي لتخزين طاقة كافية لتشغيل الأجهزة في الليل والأيام الغائمة. لمعرفة حجم البطارية احسب كالتالي:
4.1 احسب إجمالي واط / ساعة في اليوم الذي تستخدمه الأجهزة.
4.2 قسّم إجمالي واط / ساعة المستخدم يوميًا على 0.85 لفقدان البطارية.
4.3 يقسم الإجابة التي تم الحصول عليها في البند 4.2 على 0.6 لعمق التفريغ.
4.4 يقسم الإجابة التي تم الحصول عليها في البند 4.3 على جهد البطارية الاسمي.
4.5 اضرب الإجابة التي تم الحصول عليها في البند 4.4 بأيام الاستقلالية (عدد الأيام التي قمت بها
بحاجة إلى تشغيل النظام عندما لا توجد طاقة تنتجها الألواح الكهروضوئية) للحصول على المطلوب
قدرة أمبير ساعة لبطارية الدورة العميقة.
سعة البطارية (آه) = إجمالي الواط / ساعة التي تستخدمها الأجهزة في اليوم x أيام الحكم الذاتي
(0.85 × 0.6 × جهد البطارية الاسمي)
5. تحجيم وحدة تحكم المسؤول عن الطاقة الشمسية
عادة ما يتم تصنيف وحدة التحكم في الشحن الشمسي مقابل قدرات التيار الكهربائي والجهد. حدد وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية لتتناسب مع جهد المصفوفة الكهروضوئية والبطاريات ، ثم حدد نوع جهاز التحكم بالشحن الشمسي المناسب لتطبيقك. تأكد من أن جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية لديه سعة كافية للتعامل مع التيار من مجموعة الكهروضوئية.
بالنسبة إلى سلسلة تحكم المسؤول النوع ، يعتمد تحجيم وحدة التحكم على إجمالي تيار الإدخال الكهروضوئي الذي يتم تسليمه إلى وحدة التحكم ويعتمد أيضًا على تكوين اللوحة الكهروضوئية (التكوين المتسلسل أو المتوازي).
وفقًا للممارسة القياسية ، فإن تحجيم جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية هو أخذ تيار الدائرة القصيرة (Isc) الخاص بمصفوفة PV ، وضربه في 1.3
تصنيف وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية = إجمالي تيار الدائرة القصيرة للمجموعة الكهروضوئية × 1.3
ملاحظة: ل MPPT تحكم المسؤول سيكون التحجيم مختلفًا. (يرى أساسيات MPPT Charge Controlleص)
مثال: المنزل يستخدم الأجهزة الكهربائية التالية:
· مصباح فلورسنت واحد بقدرة 18 وات مزود بكابح إلكتروني يستخدم 4 ساعات في اليوم.
· مروحة واحدة 60 وات تستخدم لمدة ساعتين في اليوم.
· ثلاجة واحدة 75 وات تعمل 24 ساعة في اليوم مع ضاغط يعمل لمدة 12 ساعة و 12 ساعة.
سيتم تشغيل النظام بواسطة وحدة 12 فولت تيار مستمر و 110 واط.
1. تحديد متطلبات استهلاك الطاقة
إجمالي استخدام الجهاز = (18 واط × 4 ساعات) + (60 واط × ساعتان) + (75 واط × 24 × 0.5 ساعة) | |
= 1،092 واط / يوم | |
إجمالي الطاقة اللازمة للألواح الكهروضوئية | = 1.092 × 1.3 |
= 1،419.6 واط / يوم. | |
2. حجم اللوحة الكهروضوئية
2.1 إجمالي Wp لسعة اللوحة الكهروضوئية | = 1419.6 / 3.4 |
= 413.9 واط | |
2.2 عدد الألواح الكهروضوئية المطلوبة | = 413.9 / 110 |
= 3.76 وحدة |
المتطلبات الفعلية = 4 وحدات
لذلك يجب أن يتم تشغيل هذا النظام بواسطة 4 وحدات على الأقل من وحدة 110 Wp PV.
3. تحجيم العاكس
إجمالي واط لجميع الأجهزة = 18 + 60 + 75 = 153 واط
من أجل السلامة ، يجب اعتبار العاكس حجمًا أكبر بنسبة 25-30٪.
يجب أن يكون حجم العاكس حوالي 190 وات أو أكبر.
4. تحجيم البطارية
إجمالي استخدام الأجهزة = (18 واط × 4 ساعات) + (60 واط × ساعتان) + (75 واط × 12 ساعة)
جهد البطارية الاسمي = 12 فولت
أيام الحكم الذاتي = 3 أيام
سعة البطارية = [(18 واط × 4 ساعات) + (60 واط × 2 ساعة) + (75 واط × 12 ساعة)] × 3
(0.85 × 0.6 × 12)
إجمالي ساعات الأمبير المطلوبة 535.29 آه
لذلك يجب تصنيف البطارية 12 فولت 600 أمبير للاستقلالية لمدة 3 أيام.
5. تحجيم وحدة تحكم المسؤول عن الطاقة الشمسية
مواصفات الوحدة الكهروضوئية
م = 110 واط
فم = 16.7 فولت تيار مستمر
إم = 6.6 أ
أنت = 20.7 أ
Isc = 7.5 أ
تصنيف وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية = (4 سلاسل × 7.5 أ) × 1.3 = 39 أ
لذلك يجب تصنيف جهاز التحكم بالشحن الشمسي 40 A عند 12 فولت أو أكثر.
