محاسبه اجزای اصلی پنل خورشیدی
یک سیستم PV خورشیدی از بخش های مختلفی تشکیل شده که بایستی با توجه به کاربرد ، موقعیت مکانی و نوع سیستم انتخاب شوند . اجزای اصلی سیستم عبارتند از : ماژول فتوولتاییک ( پنل خورشیدی ) ، شارژ کنترلر ، اینورتر ، باتری و بار مصرفی .
تعیین مقادیر
1 . تعیین میزان مصرف توان .
اولین مرحله در طراحی سیستم فتوولتاییک خورشیدی این است که کل توان و انرژی مصرفی برای تمام بارهایی که نیاز به تغذیه دارند را مشخص کنیم :
1 – 1 . میزان وات ساعت مصرفی هر وسیله را در طی یک روز محاسبه کنید . سپس مقادیر وات ساعت های مصرفی کلیة وسایل را برای یک روز با هم جمع کنید .
2 – 1 . عدد بدست آمده را در 1.3 ضرب کنید تا میزان وات ساعتی که پنل باید در طی یک روز تولید کند بدست بیاید . ( 1.3 میزان تلفات انرژی در سیستم است ) .
2 . تعیین اندازة ماژول PV
هر چه اندازة ماژول بزرگتر باشد به همان میزان توان بیشتری تولید خواهد نمود . برای مشخص کردن اندازة ماژول PV ، باید ابتدا بیشترین توان تولیدی را بدست آوریم . بیشترین توان تولیدی یا وات پیک( Wp ) بستگی به ماژول PV و آب و هوای منطقة مورد نظر دارد . بدین منظور به عاملی نیاز داریم به نام " ضریب تولید پنل " . ( به ضریب تولید پنل ، پیک سان شاین هم گفته می شود . )
برای تعیین اندازة ماژول به طریق زیر عمل می کنیم :
1 – 2 . محاسبة وات پیک کل ( Wp Total ) . میزان کل وات ساعت هایی که در طول روز نیاز داریم تا توسط ماژول تولید شود ( عدد بدست آمده از قسمت 2-1 ) را بر ضریب تولید پنل تقسیم کنید تا وات پیک کلی که توسط پنل ها باید تولید شود بدست آید .
2 – 2 . محاسبة تعداد پنل های مورد نیاز برای سیستم . جواب بدست آمده از قسمت 1 – 2 را بر Wp نامی پنل هایی که در اختیار دارید تقسیم کرده و حاصل بدست آمده را به سمت عدد صحیح بزرگتر گرد کنید . جواب ، تعداد پنل هایی که باید استفاده کنید را مشخص می کند .
البته باید توجه داشت که حاصل این محاسبه حداقل پنل هایی که باید استفاده کنیم را مشخص می کند . مسلماً اگر پنل های بیشتری استفاده کنیم عملکرد سیستم بهتر خواهد بود و همچنین طول عمر باطری هم افزایش خواهد یافت .
3 . تعیین اندازة اینورتر .
در صورت نیاز به خروجی AC بایستی از یک اینورتر استفاده کنیم . نکتة بسیار مهم این است که
ورودی اینورتر به هیچ وجه نبایستی از مجموع توان تمام وسایل برقی کمتر باشد . همچنین ولتاژ نامی و باطری باید با هم برابر باشند .
برای سیستم های مستقل ، اینورتر باید به اندازة کافی بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفی را تأمین نماید . اندازة اینورتر بین 25 تا 30 درصد بزرگتر از مجموع توان تمامی وسایل در نظر گرفته می شود . اگر از موتور یا کمپرسور استفاده نماییم اندازة اینورتر باید حداقل 3 برابر ظرفیت آنها باشد تا بتواند جریان ضربه را تحمل کند .
برای سیستم های متصل به شبکه ، ورودی اینورتر باید با آرایة PV برابر باشد تا عملکرد سیستم ایمن و مؤثر باشد .
4 . تعیین اندازة باطری
. باطری های مورد استفاده در سیستم های PV خورشیدی باید قابلیت این را داشته باشند که تا پایین ترین سطح انرژی دشارژ شده و سپس به سرعت شارژ شوند . ( عموماً از باطری های لید اسید خشک استفاده می شود . ) همچنین ظرفیت آنها به اندازه ای باشد که بتواند وسایل و تجهیزات مورد استفاده را در شب و روزهای ابری به راه بیاندازد . برای تعیین اندازة باطری به طریق زیر محاسبه می کنیم :
1 – 4 . مجموع وات ساعت مصرفی کلیة وسایل را در طول یک روز محاسبه کنید .
2 – 4 . عدد بدست آمده را بر 0.85 تقسیم کنید ( به خاطر تلفات باطری ) .
3 – 4 . حاصل را بر 0.6 تقسیم کنید ( به خاطر عمق دشارژ dod) .
4 – 4 . این عدد را بر ولتاژ نامی باطری ( که همان ولتاژ باس سیستم است ) تقسیم نمایید .
5 – 4 . حال این عدد را در تعداد روزهایی که تابش خورشید وجود ندارد Days of Autonomy ( یعنی در واقع پنل ها توانی تولید نمی کنند ) و نیاز داریم که از سیستم ولتاژ بگیریم ؛ ضرب کنید . ( معمولاً بین 3 تا 5 روز )
5 . تعیین اندازة شارژ کنترلر خورشیدی .
شارژ کنترلر عموماً بر مبنای ظرفیت ولتاژ و جریان ارزیابی می شود . ولتاژ بایستی مطابق با باطری و آرایة PV در نظر گرفته شده و همین طور بتواند جریان آرایة PV را تحمل کند .
برای شارژ کنترلرهای نوع سری ، اندازة کنترلر بستگی به جریان ورودی کل PV که وارد کنترلر میشود و همچنین ساختار پنل PV دارد ( سری یا موازی ) .
به طور استاندارد برای تعیین اندازة شارژ کنترلر جریان مدار کوتاه آرایة PV ( Isc ) را در عدد 1.3 ضرب می کنند .
مثــــــــــــــــــــــال .
میزان مصرف وسایل الکتریکی یک خانه به شرح ذیل می باشند :
5 لامپ فلورسنت 11 وات به مدت 5 ساعت
یک رادیوی 5 وات به مدت 5 ساعت
یک تلویزیون 70 وات به مدت 5 ساعت
یک پنکة 40 وات به مدت 5 ساعت
مشخصات پنل موجود : Pm = 110 wp
Vm = 16.7 Vdc
Im = 6.6 a
Voc = 20.7 v
Isc = 7.5 a
مرحلة 1 .
کل مصرف وسایل الکتریکی: (55w X 5h ) + (5w X 5h ) + (70w X 5h ) + (40w X 5h)
= 850 wh/day
میزان توان مورد نیاز از پنل ها : 850 X 1.3 = 1105 wh/day
مرحلة 2 : تعداد پنل
وات پیک کل : 1105 / 3.4 = 325 wp
تعداد پنل های مورد نیاز : 325 / 110 = 2.95 ⟹
مرحلة 3 : اینورتر
مجموع توان تمامی وسایل : 55 + 5 + 70 + 40 = 170 w
انتخاب اینورتر مناسب x 25 – 30 % ←
مرحلة 4 : باطری
کل مصرف وسایل : 850 w
ولتاژ نامی باطری : 12 v
روزهای تاریک : 3 days
ظرفیت باطری = 850/(0.6 * 0.85 *12) x 3 = 416.66 Ah ⟹
مرحلة 5 : شارژ کنترلر
Isc = 7.5 A
panel numbers = 4 ⟹ ظرفیت شارژ کنترلر = 4 x 7.5 x 1.3 = 39
منبع : abrahe-saze
یک سیستم PV خورشیدی از بخش های مختلفی تشکیل شده که بایستی با توجه به کاربرد ، موقعیت مکانی و نوع سیستم انتخاب شوند . اجزای اصلی سیستم عبارتند از : ماژول فتوولتاییک ( پنل خورشیدی ) ، شارژ کنترلر ، اینورتر ، باتری و بار مصرفی .
تعیین مقادیر
1 . تعیین میزان مصرف توان .
اولین مرحله در طراحی سیستم فتوولتاییک خورشیدی این است که کل توان و انرژی مصرفی برای تمام بارهایی که نیاز به تغذیه دارند را مشخص کنیم :
1 – 1 . میزان وات ساعت مصرفی هر وسیله را در طی یک روز محاسبه کنید . سپس مقادیر وات ساعت های مصرفی کلیة وسایل را برای یک روز با هم جمع کنید .
2 – 1 . عدد بدست آمده را در 1.3 ضرب کنید تا میزان وات ساعتی که پنل باید در طی یک روز تولید کند بدست بیاید . ( 1.3 میزان تلفات انرژی در سیستم است ) .
2 . تعیین اندازة ماژول PVهر چه اندازة ماژول بزرگتر باشد به همان میزان توان بیشتری تولید خواهد نمود . برای مشخص کردن اندازة ماژول PV ، باید ابتدا بیشترین توان تولیدی را بدست آوریم . بیشترین توان تولیدی یا وات پیک( Wp ) بستگی به ماژول PV و آب و هوای منطقة مورد نظر دارد . بدین منظور به عاملی نیاز داریم به نام " ضریب تولید پنل " . ( به ضریب تولید پنل ، پیک سان شاین هم گفته می شود . )برای تعیین اندازة ماژول به طریق زیر عمل می کنیم : 1 – 2 . محاسبة وات پیک کل ( Wp Total ) . میزان کل وات ساعت هایی که در طول روز نیاز داریم تا توسط ماژول تولید شود ( عدد بدست آمده از قسمت 2-1 ) را بر ضریب تولید پنل تقسیم کنید تا وات پیک کلی که توسط پنل ها باید تولید شود بدست آید .
2 – 2 . محاسبة تعداد پنل های مورد نیاز برای سیستم . جواب بدست آمده از قسمت 1 – 2 را بر Wp نامی پنل هایی که در اختیار دارید تقسیم کرده و حاصل بدست آمده را به سمت عدد صحیح بزرگتر گرد کنید . جواب ، تعداد پنل هایی که باید استفاده کنید را مشخص می کند . البته باید توجه داشت که حاصل این محاسبه حداقل پنل هایی که باید استفاده کنیم را مشخص می کند . مسلماً اگر پنل های بیشتری استفاده کنیم عملکرد سیستم بهتر خواهد بود و همچنین طول عمر باطری هم افزایش خواهد یافت .
3 . تعیین اندازة اینورتر . در صورت نیاز به خروجی AC بایستی از یک اینورتر استفاده کنیم . نکتة بسیار مهم این است که ورودی اینورتر به هیچ وجه نبایستی از مجموع توان تمام وسایل برقی کمتر باشد . همچنین ولتاژ نامی و باطری باید با هم برابر باشند . برای سیستم های مستقل ، اینورتر باید به اندازة کافی بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفی را تأمین نماید . اندازة اینورتر بین 25 تا 30 درصد بزرگتر از مجموع توان تمامی وسایل در نظر گرفته می شود . اگر از موتور یا کمپرسور استفاده نماییم اندازة اینورتر باید حداقل 3 برابر ظرفیت آنها باشد تا بتواند جریان ضربه را تحمل کند .برای سیستم های متصل به شبکه ، ورودی اینورتر باید با آرایة PV برابر باشد تا عملکرد سیستم ایمن و مؤثر باشد .
4 . تعیین اندازة باطری
. باطری های مورد استفاده در سیستم های PV خورشیدی باید قابلیت این را داشته باشند که تا پایین ترین سطح انرژی دشارژ شده و سپس به سرعت شارژ شوند . ( عموماً از باطری های لید اسید خشک استفاده می شود . ) همچنین ظرفیت آنها به اندازه ای باشد که بتواند وسایل و تجهیزات مورد استفاده را در شب و روزهای ابری به راه بیاندازد . برای تعیین اندازة باطری به طریق زیر محاسبه می کنیم :
1 – 4 . مجموع وات ساعت مصرفی کلیة وسایل را در طول یک روز محاسبه کنید .2 – 4 . عدد بدست آمده را بر 0.85 تقسیم کنید ( به خاطر تلفات باطری ) .3 – 4 . حاصل را بر 0.6 تقسیم کنید ( به خاطر عمق دشارژ dod) .4 – 4 . این عدد را بر ولتاژ نامی باطری ( که همان ولتاژ باس سیستم است ) تقسیم نمایید .5 – 4 . حال این عدد را در تعداد روزهایی که تابش خورشید وجود ندارد Days of Autonomy ( یعنی در واقع پنل ها توانی تولید نمی کنند ) و نیاز داریم که از سیستم ولتاژ بگیریم ؛ ضرب کنید . ( معمولاً بین 3 تا 5 روز )
5 . تعیین اندازة شارژ کنترلر خورشیدی .شارژ کنترلر عموماً بر مبنای ظرفیت ولتاژ و جریان ارزیابی می شود . ولتاژ بایستی مطابق با باطری و آرایة PV در نظر گرفته شده و همین طور بتواند جریان آرایة PV را تحمل کند .برای شارژ کنترلرهای نوع سری ، اندازة کنترلر بستگی به جریان ورودی کل PV که وارد کنترلر میشود و همچنین ساختار پنل PV دارد ( سری یا موازی ) . به طور استاندارد برای تعیین اندازة شارژ کنترلر جریان مدار کوتاه آرایة PV ( Isc ) را در عدد 1.3 ضرب می کنند .
مثــــــــــــــــــــــال . میزان مصرف وسایل الکتریکی یک خانه به شرح ذیل می باشند :5 لامپ فلورسنت 11 وات به مدت 5 ساعتیک رادیوی 5 وات به مدت 5 ساعت یک تلویزیون 70 وات به مدت 5 ساعتیک پنکة 40 وات به مدت 5 ساعتمشخصات پنل موجود : Pm = 110 wpVm = 16.7 VdcIm = 6.6 aVoc = 20.7 vIsc = 7.5 a
مرحلة 1 .
کل مصرف وسایل الکتریکی: (55w X 5h ) + (5w X 5h ) + (70w X 5h ) + (40w X 5h)= 850 wh/dayمیزان توان مورد نیاز از پنل ها : 850 X 1.3 = 1105 wh/day
مرحلة 2 : تعداد پنل
وات پیک کل : 1105 / 3.4 = 325 wpتعداد پنل های مورد نیاز : 325 / 110 = 2.95 ⟹
مرحلة 3 : اینورتر
مجموع توان تمامی وسایل : 55 + 5 + 70 + 40 = 170 wانتخاب اینورتر مناسب x 25 – 30 % ←
مرحلة 4 : باطری
کل مصرف وسایل : 850 wولتاژ نامی باطری : 12 vروزهای تاریک : 3 daysظرفیت باطری = 850/(0.6 * 0.85 *12) x 3 = 416.66 Ah ⟹
مرحلة 5 : شارژ کنترلر
Isc = 7.5 A panel numbers = 4 ⟹ ظرفیت شارژ کنترلر = 4 x 7.5 x 1.3 = 39
