Како да ја пресметате соодветната конфигурација за вашиот мал систем надвор од електричната мрежа?

Дали некогаш сте размислувале да користите сопствен систем за соларна енергија во планинска колиба, рибарски чамец или кампер за да се ослободите од зависноста од јавната електрична мрежа?

Всушност, ова не е нешто што само инженерите можат да го постигнат. Доколку совладате неколку клучни чекори и формули, можете да ја пресметате соодветната конфигурација за вашиот мал фотоволтаичен систем надвор од мрежата.

Сончев систем надвор од мрежата се однесува на независен систем кој не се потпира на јавната мрежа, туку целосно се потпира на производство на фотоволтаична енергија и складирање на батерии за да ги задоволи потребите од електрична енергија. Идеален е за употреба во оддалечени планински области, острови, пасторални региони, кампери, рибарски чамци и други локации со нестабилна електрична мрежа.

Подолу, ќе ве водиме низ четири чекори за да ја пресметате потребната конфигурација.

Чекор 1: Одредување на моќноста на фотоволтаичниот модул

Моќноста на фотоволтаичните панели (соларни панели) одредува колку електрична енергија може да генерира вашиот систем.

Основниот пристап за пресметка е: прво да се одреди дневната побарувачка за електрична енергија, а потоа да се комбинира со локалните климатски услови (особено времетраењето на сончевата светлина) за да се одреди вкупната моќност на фотоволтаичните панели.

Формула:

Моќност на модулот = (Дневна побарувачка на електрична енергија × Фактор на вишок на континуиран облачен ден) ÷ (Локален просечен сончев број часови × Ефикасност на системот)

* Дневна потрошувачка на електрична енергија: Ова може да се пресмета со собирање на номиналната моќност на сите уреди помножена со времето на нивно користење.

На пример, LED светла 10W × 5 часа = 50Wh, фрижидер 60W × 24 часа = 1440Wh.

* Фактор на вишок за континуирано облачен ден: За да се земе предвид недоволното производство на енергија за време на последователни облачни денови, овој фактор обично се поставува помеѓу 1.1 и 1.3.

* Локален просечен дневен сончев сончев сончев сончев сончев сончев сончев сончев сончев сончев сончев сончев ден: Ова може да се добие од локалните метеоролошки податоци. На пример, Пекинг има просек од приближно 4 часа сончево зрачење дневно, додека Хаинан може да има над 5 часа.

* Ефикасност на системот: Ова ги зема предвид загубите на каблите, ефикасноста на контролерот, загубите на инверторот итн., и генерално е поставена помеѓу 0.75 и 0.8.

На пример:

Под претпоставка дека вашата дневна потрошувачка на електрична енергија е 3,000 Wh, локалните просечни дневни сончеви часови се 4.5 часа, ефикасноста на системот е 0.78, а коефициентот на континуирани дождливи денови е 1.2:

Моќност на модулот = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

Ова значи дека треба да инсталирате фотоволтаични панели со вкупна моќност од приближно 1 kW, како на пример четири модули од 250 W.

Чекор 2: Одредување на моќноста на инверторот надвор од мрежата

Инверторот ја претвора еднонасочната струја (DC) од фотоволтаичните панели или батериите во наизменична струја (AC) за употреба од страна на обичните домашни апарати.

Неговата моќност мора да биде доволна за да ги задоволи вашите максимални моментални потреби за моќност, особено имајќи ја предвид струјата на вклучување на индуктивните оптоварувања (опрема управувана од мотор).

Формула:

Моќност на инверторот = (Вкупна отпорна моќност на оптоварување + Вкупна индуктивна моќност на оптоварување × 5) × Фактор на маргина ÷ Фактор на моќност

* Отпорни товари: Отпорни уреди како што се светилки, електрични котлиња и рерни.

* Индуктивни оптоварувања: Опрема со мотори или компресори, како што се фрижидери, водни пумпи, клима уреди итн. Моменталната моќност за време на стартувањето може да биде 5–7 пати поголема од номиналната моќност.

* Фактор на безбедност: Типично поставен на 1.2–1.5 за да се обезбеди маргина.

* Фактор на моќност: Типично поставен на 0.8–0.9.

Пример:

Под претпоставка дека имате светилка од 200 W (резистивно оптоварување), фрижидер од 100 W (индуктивно оптоварување), фактор на маргина од 1.3 и фактор на моќност од 0.85:

Моќност на инверторот = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 В

Ќе ви треба инвертер со минимален капацитет од 1.1 kW, а за поголема стабилност се препорачува да изберете модел од 1.5 kW.

Чекор 3: Одредување на капацитетот на батеријата

Батеријата е „складирање на енергија“ на системот надвор од мрежата, а електричната енергија што се користи ноќе или во облачни денови првенствено доаѓа од неа. Капацитетот зависи од бројот на денови кога ви е потребно континуирано напојување и дневната потрошувачка на електрична енергија.

Формула:

Капацитет на батеријата (Ah) = (Дневна потрошувачка на електрична енергија × Број на денови на напојување во облачни денови) ÷ (Длабочина на празнење × Ефикасност на полнење/празнење × Напон на батеријата)

* Длабочина на празнење (DOD): За оловно-киселински батерии се препорачува DOD од 0.5–0.6; за литиумски батерии, прифатливо е DOD од 0.8–0.9.

* Ефикасност на полнење/празнење: Типично поставена на 0.85–0.9.

* Напон на батеријата: Вообичаените напони вклучуваат 12V, 24V и 48V; повисоки напони се препорачуваат за поголеми барања за енергија.

Пример:

Под претпоставка дека користите 3000 Wh дневно и сакате да имате енергија за 2 дена облачно време, користејќи литиумска батерија од 48 V (DOD = 0.9, ефикасност = 0.9):

Капацитет на батеријата = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ах

Ќе ви треба батерија од 48V 154Ah (приближно 7.4kWh).

Чекор 4: Одредете ги спецификациите на контролерот

Фотоволтаичниот контролер го регулира процесот на полнење од фотоволтаичните модули до батеријата.

Неговите спецификации првенствено зависат од максималната влезна струја, пресметана со помош на следната формула:

Формула:

Влезна струја на контролерот = Максимална моќност на фотоволтаичните модули ÷ Напон на батерискиот пакет

На пример, ако вашите фотоволтаични панели имаат вкупна моќност од 1000 W, а напонот на батеријата е 48 V:

Влезна струја на контролерот = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

Затоа, треба да изберете контролер со влезна струја поголема од 21A, обично MPPT тип (повисока ефикасност, поповолна во облачни денови).

Практични совети

1. Дозволете маргина: Животниот век и оперативната стабилност на опремата зависат од соодветниот дизајн на редундантност; не ги фиксирајте параметрите премногу ригидно.
2. MPPT е супериорен во однос на PWM: Иако MPPT контролерите се малку поскапи, тие нудат поголема ефикасност на производство на енергија, особено при нестабилни услови на осветлување.
3. Дајте приоритет на литиум-јонските батерии: Тие се компактни, лесни и способни за длабинско празнење, нудејќи долгорочни заштеди на трошоци.
4. План за идно проширување: Доколку предвидувате додавање на повеќе апарати во иднина, обезбедете доволен капацитет на интерфејсот и за фотоволтаичниот систем и за батериите.

Суштината на дизајнирањето на мал фотоволтаичен систем надвор од мрежата лежи во прецизно пресметување на конфигурацијата врз основа на реалните потреби, наместо едноставно „купување неколку панели и батерии“ и завршување на работата.

Совладајте ги овие 4 формули:

1. Формула за моќност на фотоволтаичен модул
2. Формула за моќност на инверторот
3. Формула за капацитет на батеријата
4. Формула за влезна струја на контролерот

Потоа можете да пресметате конфигурација за мал систем надвор од мрежата што е и доволна и стабилна.

При првпат дизајнирање, можете да додадете дополнителна маржа од 10%–20% врз основа на резултатите од формулата, овозможувајќи поголема флексибилност во справувањето со временските промени и проширувањето на опремата.