محاسبه دقیق و طراحی سیستم خورشیدی به منظور باغ یـا ویلا کـه دور از شبکه سراسری هستند، نقاشی انرژی خورشیدی به منظور نصب پنل های خورشیدی خانگی ، الزامـی مـی باشند. نقاشی انرژی خورشیدی درون این مقاله به منظور محاسبه و طراحی این نوع سیستم خورشیدی بـه شما یک مشاوره ساده و در عین حال تخصصی و دقیق با بیـان و شرح کامل فرمول های محاسباتی مـی پردازیم. نقاشی انرژی خورشیدی یک مثال موردی نیز درون ادامـه آورده شده هست که نحوه استفاده از فرمول ها را بیـان مـی کند. درون پایـان شما مـی توانید یک سیستم تولید برق رایگان به منظور خانـه یـا باغ خود طراحی و نصب نمایید.
سیستم فتوولتائیک خورشیدی چیست
سیستم فتوولتائیک خورشیدی یـا سیستم انرژی خورشیدی یکی از سیستم های انرژی تجدید پذیر هست که از پنل خورشیدی به منظور تبدیل نور خورشید بـه برق استفاده مـی کند. نیروگاه برق خورشیدی مـی تواند بـه صورت مستقیم و متصل بـه شبکه عمل نماید و یـا همراه با یک یـا چند موتور برق همراه شود که تا یک سیستم خورشیدی منفصل از شبکه و مستقل با ذخیره ساز باتری انجام گیرد. سیستم PV خورشیدی منبع الکتریسیته قابل اعتماد و پاکیزه هست که مـی تواند طیف گسترده ای از کاربردهایی مانند خانگی ، صنعت ، کشاورزی ، دامداری و غیره را پوشش دهد.
در انتخاب آرایـه های خورشیدی ( پنل فتوولتائیک ) حتما به نکات زیر توجه داشت:
ولتاژ ( ولت ): نقاشی انرژی خورشیدی بیشترین ولتاژی کـه در یک پنل خورشیدی قابل تامـین باشد و در ولتاژ های ۱۲ ، ۲۴ ، ۴۸ و ۷۲ ولت درون بازار موجود مـی باشند.
جریـان ( آمپر ) : مقدار تولید حداکثر جریـان DC درون یک پنل فتوولتائیک کـه رابطه مستقیم با قدرت ماژول PV دارد. ولتاژ پنل با ولتاژ دیگر اجزا مانند باتری یـا شارژ کنترلر یـا اینورتر برابر مـی باشد و تعیین کننده است.
توان ( وات ) : حاصلضرب ولتاژ درون جریـان پنل با درون نظر گرفتن ضریب توان اکتیو را توان ماکزیمم مـی گویند کـه به تابش خورشیدی ، زاویـه پنل و دمای محیط بستگی دارد. سلول های خورشیدی حداکثر توان را بر اساس نمودار MPPT بـه مصرف کننده تحویل مـی دهند. فرمول توان ماکزیمم را درون زیر بیـان نموده ایم و مقدار ضریب توان یـا P.F هرچه بـه عدد یک نزدیک تر باشد ، بـه معنی کیفیت بالاتر صفحه خورشیدی مـی باشد.
P = V * I * P.F
بازده ( درصد ) : امروزه بازده پنل های خورشیدی بین ۱۰ که تا ۱۸ درصد مـی باشد. البته با پیشرفت تکنولوژی ، پنل های سولار روز بـه روز درون حال توسعه مـی باشند و در برخی آزمایشگاه ها بـه بازده ۴۲ درصد نیز دست یـافته اند.
طراحی پنل سولار به منظور باغ
اجزای اصلی سیستم خورشیدی به منظور باغ یـا ویلا
سیستم فتوولتائیک خورشیدی شامل اجزای مختلفی هست که حتما با توجه بـه مکان سیستم ، برنامـه های کاربردی و نوع سیستم ( منفصل و یـا متصل ) انتخاب شوند. اجزای اصلی تولید برق خورشیدی مستقل ، به منظور باغ یـا ویلا عبارتند از :
- پنل خورشیدی : نور خورشید را دریـافت و جریـان برق DC تبدیل مـی کند.
- اینورتر : خروجی جریـان DC پانل خورشیدی را بـه یک جریـان AC سینوسی به منظور تامـین بار های AC و یـا مصرف خانگی یـا انتقال بـه شبکه سراسری تبدیل مـی کند.
- باتری : درون سیستم خورشیدی به منظور باغ ، تامـین انرژی درون هنگام شب و یـا هوای ابری بـه عهده سیستم ذخیره ساز انرژی یـا باتری مـی باشد.
- شارژ کنترلر خورشیدی : ولتاژ و جریـان پنل فتوولتائیک خورشیدی و همچنین مقدار شارژ و یـا دشارژ باتری را کنترل مـی کند.
- منابع انرژی کمکی : دیزل ژنراتور و یـا موتور برق گازسوز به منظور تامـین انرژی درون تقاضای بیشتر از ظرفیت سیستم خورشیدی به منظور باغ استفاده مـی شود. همچنین ژنراتور برق اضطراری پایداری بیشتر سیستم خورشیدی به منظور باغ را بـه همراه دارد.
تولید برق خورشیدی درون باغ یـا ویلا
اندازه سیستم فتوولتائیک خورشیدی به منظور خانـه ویلایی یـا باغ
برای محاسبه سیستم خورشیدی مستقل ۵ گام بـه صورت ترتیبی حتما انجام شود کـه عبارتند از :
پنل های خانگی ۲۲۰ ولت درون باغ یـا ویلا
محاسبه مقدار توان مورد نیـاز به منظور خانـه باغ
اولین گام درون طراحی پنل خورشیدی به منظور باغ ، یـافتن و محاسبه کل مصرف انرژی تمام بار های الکتریکی مـی باشد کـه به صورت زیر داریم :
- محاسبه کل وات ساعت درون روز به منظور هر وسیله مورد استفاده
- محاسبه توان تولیدی توسط پنل خورشیدی درون روز
هنگامـی کـه مقدار کل وات ساعت روزانـه مورد نیـاز وسایل الکتریکی محاسبه شد ، به منظور محاسبه مقدار توان تولیدی پنل خورشیدی ، یک ضریب ۱/۳ به منظور اندازه ماژول PV درون نظر مـی گیریم.
محاسبه تعداد پنل مورد نیـاز به منظور سیستم خورشیدی
اندازه و تعداد پنل خورشیدی به منظور باغ
اندازه های مختلف پنل های فتوولتائیک مقدار متفاوتی از توان الکتریکی تولید مـی کند. برای پیدا اندازه ماژول PV ، محاسبه کل پیک توان مورد نیـاز مـی باشد. حداکثر توان الکتریکی ( پیک وات WP ) تولید شده بـه اندازه پنل خورشیدی و مختصات مکانی سیستم بستگی دارد. همچنین حتما ” ضریب تولید پنل ” کـه در هر محل متفاوت مـی باشد ، درون نظر گرفته شود. برای ایران ، ضریب تولید پانل ۳/۵ است. برای تعیین اندازه پنل فتوولتائیک ، محاسبه بـه شرح زیر مـی باشد :
- محاسبه پیک وات یـا توان حداکثر بـه صورت روزانـه
- محاسبه تعداد پنل های خورشیدی و مقدار توان هر پنل
محاسبه مقدار وات حداکثر با توجه بـه ضریب ۳/۵ و همچنین نسبت بـه توان مورد نیـاز لوازم برقی به منظور محاسبه حداکثر توان تولیدی پنل فتوولتائیک مورد نیـاز مـی باشد. سپس به منظور محاسبه تعداد پنل های خورشیدی مورد استفاده ، اندازه و وات پنل انتخاب مـی شود و آنگاه توان کل، بر مقدار توان تولیدی پنل سولار تقسیم مـی شود که تا تعداد صفحات خورشیدی مشخص شود. درون برخی محاسباتد اگر عدد صحیح دقیق بـه دست نیـامد ، بـه عدد صحیح بزرگتر از آن عدد تخمـین زده مـی شود و تعداد پنل های خورشیدی به منظور نصب تامـین مـی گردند.
نتیجه محاسبه درون این گام ، بدست آوردن حداقل تعداد پانل خورشیدی مورد نیـاز است. به منظور بهتر عمل سیستم و همچنین افزایش عمر باتری درون هنگام مصرف ، تعداد پنل های فتوولتاییک را مـی توان بیشتر از حداقل درون نظر گرفت کـه در این صورت قابلیت اطمـینان سیستم خورشیدی نیز افزایش مـی یـابد.
حذف اینورتر درون پمپ های آب خورشیدی و کاهش هزینـه سیستم خورشیدی
توان و اندازه اینورتر خورشیدی
اینورتر خورشیدی درون سیستم استفاده مـی شود کـه خروجی برق AC مورد نیـاز شبکه یـا مصرف کننده را تامـین نماید. توان DC ورودی اینورتر هرگز نباید کمتر از مجموع توان مصرفی لوازم برقی باشد. ولتاژ اینورتر خورشیدی با ولتاژ باتری و شارز کنترلر یکسان مـی باشد.
برای سیستم های مستقل، اینورتر خورشیدی حتما به اندازه کافی بزرگ باشد که تا مقدار کل توان مورد استفاده کـه در یک زمان هست را تامـین نماید. اندازه اینورتر حتما ۲۵-۳۰ درصد بزرگتر از حداکثر مجموع توان کل لوازم برقی خانگی باشد. در صورتی کـه نوع دستگاه موتور یـا کمپرسور ( مانند یخچال ) باشد، اندازه اینورتر حتما حداقل ۳ برابر ظرفیت توان این لوازم باشد که تا اینورتر خورشیدی جریـان اولیـه شروع را بتواند تامـین کند.
برای سیستم های کراس شبکه یـا نیروگاه خورشیدی متصل بـه شبکه ، توان ورودی اینورتر حتما به همان اندازه توان آرایـه خورشیدی باشد که تا بتواند عملیـات تامـین توان را بـه خوبی و ایمن انجام دهد.
نیروگاه برق خورشیدی به منظور خانـه
اندازه باتری خورشیدی
نوع باتری توصیـه شده به منظور استفاده درون سیستم فتوولتائیک خورشیدی ، باتری چرخه عمـیق یـا deep cycle است. باتری چرخه عمـیق طوری طراحی شده هست که به منظور تخلیـه یـا دشارژ درون هر شب از سال و همچنین شارژ سریع درون طول روز انجام گیرد. باتری حتما به اندازه کافی بزرگ باشد که تا انرژی کافی به منظور تامـین توان الکتریکی وسایل درون شب و روزهای ابری ذخیره شود. برای پیدا اندازه باتری ، محاسبه بـه شرح زیر مـی باشد :
- محاسبه کل وات-ساعت مصرفی بـه صورت روزانـه توسط لوازم خانگی
- استفاده از ضریب ۰/۸۵ به منظور بازدهی شارژ باتری
- استفاده از ضریب ۰/۶ به منظور زمان دشارژ باتری
- ولتاژ باتری ، نسبت بـه نوع سری یـا موازی بودن پنل های خورشیدی محاسبه مـی شود
- مقدار آمپر-ساعت باتری درون روز های مستقل ( بـه طور مثال ۳ روز ) و بدون صفحه خورشیدی محاسبه مـی شود.
سپس ظرفیت باتری از حاصلضرب توان بـه وات-ساعت درون تعداد روز های مستقل ( ۳ روز ) و آنگاه تقسیم بر ولتاژ باتری بدست مـی آید. لازم بـه ذکر هست که حاصلضزب ضرائب ۰/۸۵ و ۰/۶ نیز درون محاسبات نـهایی لحاظ شوند.
شارژ کنترل را مـی توان درون پایـه ی پنل فتوولتائیک نصب نمود
محاسبه اندازه شارژ کنترلر خورشیدی
عملکرد شارژ کنترلر تنظیم ولتاژ و جریـان از آرایـه های خورشیدی بـه باتری بـه منظور جلوگیری بیش از حد مقدار شارژ یـا دشارژ باتری خورشیدی مـی باشد. فن آوری های زیـادی درون طراحی کنترل کننده شارژ خورشیدی وجود دارد. برای مثال، کنترل کننده شارژ MPPT شامل الگوریتم ردیـابی نقطه حداکثر قدرت به منظور بهینـه سازی پنل های PV است.
اندازه کنترل کننده های شارژ خورشیدی درون سیستم خورشیدی به منظور باغ معمولا بـه مقدار ولتاژ و جریـان پنل فتوولتائیوع اتصال پنل ها ( سری یـا موازی ) بستگی دارند. ولتاژ شارژ کنترلر خورشیدی با ولتاژ باتری و پنل همخوانی دارد و مقدار جریـان تولیدی صفحه خورشیدی و تعداد آن ها نیز تعیین کننده قدرت شارژ کنترلر مـی باشد. مقدار تنظیم درجه شارژ کنترلر خورشیدی نیز با ضرب ضریب ۱/۳ درون مقدار جریـان اتصال کوتاه ( ISC ) ضرب درون تعداد پنل بدست مـی آید.
استفاده از سقف باربیکیو به منظور نصب صفحات خورشیدی
ردیـابی MPPT یـا حداکثر نقطه قدرت ، الگوریتمـی هست که شامل کنترل های مورد استفاده به منظور استخراج حداکثر قدرت ماژول PV درون شرایط خاص است. ولتاژی کـه در آن پنل فتوولتاییک خورشیدی مـی تواند حداکثر قدرت را تولید کند، نقطه حداکثر قدرت ( ولتاژ قدرت پیک ) نامـیده مـی شود. حداکثر قدرت بـه تابش خورشیدی ، دمای محیط و دمای سلول خورشیدی بستگی دارد.
ماژول های معمولی خورشیدی با حداکثر ولتاژ قدرت درون حدود ۱۷ وات درون دمای سلولی ۲۵ درجه سانتی گراد، درون یک روز بسیـار گرم مـی تواند که تا ۱۵ وات کاهش مـی یـابد و همچنین مـی تواند بـه ۱۸ وات درون روز سرد افزایش یـابد.
نحوه محاسبه تعداد پنل خورشیدی به منظور باغ یـا خانـه ویلایی
محاسبه سیستم خورشیدی به منظور باغ ( مطالعه موردی )
یک خانـه درون باغی خارج از شـهر بـه لوازم برقی زیر نیـاز دارد کـه داریم :
- سه عدد لامپ ال ای دی ۶ وات با باتری درونی کـه به مدت ۴ ساعت درون شب استفاده مـی شود.
- یک پمپ ۶۰ وات کـه به مدت ۲ ساعت درون روز استفاده مـی شود.
- یک یخچال ۷۵ وات کـه ۲۴ ساعت شبانـه روز با کمپرسور روشن مـی شود. ( یخچال را ۱۲ ساعت درون نظر مـی گیرند )
برای محاسبه سیستم خورشیدی به منظور باغ درون این مورد مثالی ، درون ابتدا ولتاژ باتری و مقدار توان پانل خورشیدی انتخاب مـی شوند کـه ۱۲ ولت و ۱۱۰ وات مـی باشد. ۵ گام زیر به منظور محاسبه سیستم خورشیدی مناسب باغ بـه ترتیب انجام مـی گیرد.
محاسبه کل نیـاز های مصرف برق درون یک شبانـه روز به منظور این خانـه درون حدود ۱۰۹۲ وات درون روز مـی باشد کـه با احتساب ضریب ۱٫۳ ، حاصل ۱۴۱۹/۶ وات بر روز مـی شود. سپس به منظور محاسبه مقدار پیک وات پنل ، این عدد بـه ضریب پنل های خورشیدی درون ایران کـه ۳٫۵ هست تقسیم مـی شود. به منظور محاسبه تعداد پانل خورشیدی نیز حاصل بر ۱۱۰ وات تقسیم مـی شود کـه ۳/۷۶ بدست مـی آید و به عدد ۴ گرد مـی شود. بنابراین ۴ عدد پنل فتوولتائیک خورشیدی ۱۱۰ وات نیـاز مـی شود.
تولید برق خورشیدی خانگی
مجموع وات های تمام وسایل ۱۵۳ وات مـی باشد کـه برای ایمنی و قابلیت اطمـینان ، توان و ظرفیت اینورتر خورشیدی ۳۰ درصد بزرگتر درون نظر گرفته مـی شود. بنابراین به منظور سیستم خورشیدی به منظور باغ ، اندازه ظرفیت اینورتر حتما حدود ۱۹۰ وات یـا بیشتر انتخاب شود. به منظور محاسبه باتری مانند توضیحات بالا عمل کرده و روز های استقلال ۳ روز درون نظر گرفته مـی شود. با ضرب مقدار وات ساعت درون ۳ و تقسیم آن بر ضرائب و ولتاژ باتری ( ۱۲ ولت ) ، مقدار آمپر-ساعت ۵۳۵/۲۹ مـی شود. بنابراین این سیستم خورشیدی به منظور باغ بـه باتری های ذخیره ساز با ظرفیت ۶۰۰ آمپر-ساعت و ولتاژ ۱۲ ولت نیـاز دارد. لازم بـه ذکر هست که این باتری بـه مدت سه روز تامـین توان را انجام مـی دهد.
تعداد ماژول های خورشیدی ۱۱۰ وات ۴ عدد محاسبه شد کـه مقدار جریـان اتصال کوتاه درون این پنل ها ۷/۵ مـی باشد. ضریب ۱/۳ نیز به منظور افزایش قابلیت اطمـینان سیستم خورشیدی مورد استفاده قرار مـی گیرد. بنابراین یک شارژ کنترلر ۴۰ آمپر با ولتاژ ۱۲ ولت انتخاب مـی شود.
در زیر نیز یک فیلم به منظور آموزش نصب پنل های خورشیدی خانگی بر روی سقف نمایش داده شده است.
منبع : home power ، leonics
تحریریـه کلینیک ساختمانی بیلدینگ پلاس
“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”
[سیستم خورشیدی به منظور باغ | طراحی پنل فتوولتائیک ویلا ... نقاشی انرژی خورشیدی]
نویسنده و منبع | تاریخ انتشار: Wed, 22 Aug 2018 22:03:00 +0000