در زیر راهنمای کامل نصب طراحی پنل خورشیدی، محاسبات مربوط به تعداد پنل‌ها، ظرفیت نامی باتری‌ها/زمان پشتیبان‌گیری، ظرفیت نامی UPS/اینورتر، بار و توان مورد نیاز (به وات) را مشاهده می‌کنید. به همراه نمودار و مثال‌هایی از جریان و سیم کشی. با انجام مراحل زیر می‌توانید پنل‌های خورشیدی را برای استفاده خانگی نصب و متصل کنید.
در صورتی که از این دستورالعمل نصب پنل خورشیدی استفاده می‌کنید، می‌توانید:
- محاسبه تعداد پنل خورشیدی (همراه با مقدار مجاز)
- محاسبه ظرفیت تولید برق پنل خورشیدی
- محاسبه ظرفیت نامی باتری برای سیستم پنل خورشیدی
- محاسبه زمان پشتیبان‌گیری باتری‌ها
- محاسبه جریان شارژ و جریان لازم برای باتری‌ها
- محاسبه زمان شارژ باتری‌ها
- محاسبه ظرفیت نامی کنترلر شارژ
- به پنل خورشیدی چند وات نیاز داریم؟
- پنل‌های خورشیدی را به صورت سری نصب کنیم یا موازی؟
- چطور پنل خورشیدی مناسب خانه خود را انتخاب کنیم؟
- ظرفیت نامی UPS/اینورتر مورد نیاز ملزومات بار
- و موارد دیگر را انجام دهید.
نصب پنل خورشیدی: روند مرحله به مرحله به همراه محاسبات و مثال‌ها
برای شروع، با نحوه سیم کشی و نصب سیستم پنل خورشیدی مطابق با محاسبات دقیق و ملزومات بار آشنا می‌شویم.
خب شروع می‌کنیم، فرض کنید که می‌خواهیم یک سیستم برق خورشیدی را با مجموع بار 800w در خانه راه‌اندازی کنیم، که زمان لازم برای پشتیبان‌گیری باتری آن ۳ ساعت است (این عدد فقط برای نمونه است، می‌توانید مقدار مورد نظر خود را جایگزین کنید.)
بار = ۸۰۰ وات
زمان لازم برای پشتیبان‌گیری از باتری‌ها = ۳ ساعت
حالا به چه چیزهایی احتیاج داریم؟
- ظرفیت نامی UPS/ اینورتر
- تعداد باتری ها برای تامین برق مورد نیاز پشتیبان‌گیری
- زمان پشتیبان گیری باتری‌ها
- اتصال سری یا موازی باتری‌ها
- جریان شارژ باتری‌ها
- زمان شارژ باتری‌ها
- تعداد مورد نیاز پنل خورشیدی
- اتصال موازی یا سری پنل های خورشیدی
- ظرفیت نامی کنترلر شارژ
ظرفیت نامی UPS/اینورتر
ظرفیت نامی UPS/ اینورتر می‌بایست بالاتر از ۲۵٪ مجموع بار باشد (با محاسبه بارهای آتی و مقادیر از دست رفته)
800x(25/100) = 200W
بار ما + ۲۵٪ توان اضافی = ۸۰۰+۲۰۰ = ۱۰۰۰ وات. این ظرفیت نامی UPS (اینورتر) مورد نیاز ماست، تنها برای نمونه و بر اساس این محاسبات به یک UPS/اینورتر ۱۰۰۰ واتی برای نصب پنل خورشیدی خود نیاز داریم.
تعداد مورد نیاز باتری‌ها
حالا زمان پشتیبان گیری باتری‌ها به ساعت = ۳ ساعت. فرض می‌کنیم که قرار است باتری‌های 100Ah ،12 V نصب کنیم.
12V x 100Ah = 1200 Wh
حالا برای یک باتری (مثلا زمان پشتیبان‌گیری یک باتری)
1200 Wh/ 800 W= 1.5 ساعت. اما زمان پشتیبان‌گیری مورد نیاز ما ۳ ساعت است. بنابراین، 3/1.5= 2 و این یعنی باید 2 باتری 100Ah، 12V متصل کنیم.
زمان پشتیبان‌گیری باتری‌ها
در صورتی که تعداد باتری‌ها مشخص باشد، و می‌بایست زمان پشتیبان‌گیری این باتری‌ها را محاسبه کنیم، می‌توانیم از این فرمول کمک بگیریم.
۲ باتری 1200Wh مساوی (=) 2400Wh
۳ ساعت = 2400Wh/800W
در حالت اول، از سیستم اینورتر ۱۲ ولتی استفاده می‌کنیم، به همین منظور می‌بایست دو باتری (که هر یک 12V ،100 Ah هستند) را به‌صورت موازی متصل کنیم. اما در اینجا یک پرسش مطرح است:
اتصال سری یا موازی باتری‌ها
چرا باید باتری‌ها را به صورت موازی متصل کنیم، نه سری؟
زیرا این سیستم اینورتر ۱۲ ولتی است، پس اگر این باتری‌ها را به جای موازی به صورت سری متصل کنیم، ظرفیت نامی باتری‌ها به این شکل خواهد بود V1 + V2 = 12V + 12V = 24V در حالی که جریان نامی به همان صورت یعنی 100 Ah باقی خواهد ماند.
نکته: در مدارهای سری، جریان در هر سیم یا بخش به شکل مشابه باقی خواهد ماند، در حالی که مقدار ولتاژ متفاوت خواهد بود پس ولتاژ افزایشی است، یعنی V1+V2+V3….Vn
به همین خاطر است که باتری‌ها را به صورت موازی متصل می‌کنیم، زیرا ولتاژ باتری‌ها (۱۲ ولتی) به همان شکل باقی مانده، و از طرف دیگر مقدار Ah (آمپر بر ساعت) افزایش می‌یابد، یعنی سیستم به این شکل خواهد شد:
12V and 100Ah +100Ah = 200Ah
نکته: در اتصال‌های موازی، ولتاژ در هر سیم یا بخش به همان شکل باقی خواهد ماند، در حالی که جریان متفاوت خواهد بود و این یعنی جریان افزایشی است، مثلا I1+I2+I3…+In
حالا ۲ باتری را به صورت موازی متصل می‌کنیم (هر کدام 100Ah, 12V) یعنی ۲ باتری 100Ah, 12 V به صورت موازی متصل خواهد شد.
12V, 100Ah + 100Ah = 12V, 200 Ah (موازی)
نکته: توان (به وات) در هر یک از تنظیمات جریان غیر رسانا، افزایشی است: P1 + P2 + P3. . . Pn (در مجموع با ٪۴۰ نصب ناموفق)
جریان شارژ مورد نیاز برای باتری‌ها
حالا به سراغ مقدار مورد نیاز جریان شارژ برای این دو باتری می‌رویم.
(جریان شارژ می‌بایست یک دهم Ah باتری‌ها باشد)
200Ah x (1/10) = 20A
زمان شارژ مورد نیاز برای باتری
در اینجا فرمول محاسبه زمان شارژ باتری‌های اسید سربی را مشاهده می‌کنید.
زمان شارژ کردن باتری = Ah باتری/ جریان شارژ
T = Ah / A
مثلا برای یک باتری ۱۲ ولتی 100Ah، زمان شارژ به این صورت خواهد بود:
T = Ah / A = 100Ah / 10A = 10 Hrs (مورد ایده آل)
به دلیل برخی از هدر رفتگی‌ها، (اشاره شد که ۴۰٪ از هدر رفتگی‌ها در زمان شارژ کردن باتری اتفاق می‌افتند)، به این ترتیب، به جای جریان شارژ 10 A از جریان شارژ 10-12 A استفاده می‌کنیم، بنابراین، زمان شارژ مورد نیاز برای یک باتری ۱۲ ولتی 100Ah به این صورت خواهد بود:
100Ah × (40/100) = 40 (100Ah × 40% هدر رفتگی‌ها)
ظرفیت نامی باتری به این شکل خواهد بود:
100Ah + 40Ah = 140 Ah (100Ah + هدر رفتگی‌ها)
پس مقدار جریان شارژ مورد نیاز برای باتری:
140Ah/ 12A = 11.6 ساعت
تعداد مورد نیاز پنل خورشیدی (سری یا موازی)؟
حالا برای سیستم بالا به تعدادی پنل خورشیدی نیاز داریم، که به شکل زیر محاسبه می‌کنیم:
سناریو ۱: بار DC متصل نیست، فقط باتری در حال شارژ است
همه ما با فرمول مشهور توان آشنا هستیم (DC)
P = VI ….. ( توان = ولتاژ × جریان)
حالا مقادیر باتری‌ها و جریان شارژ را اضافه می‌کنیم.
P = 12V × 20A
P = 240 Watts
این مقدار توان مورد نیاز (به وات) پنل خورشیدی است (فقط برای شارژ کردن باتری، بعد باتری تبدیل به منبع برق بار خواهد شد، و این یعنی بار به‌طور مستقیم به پنل‌های خورشیدی متصل نمی‌شود).
حالا
240W/60W = ۴ عدد پنل خورشیدی
به این ترتیب، ۴ پنل خورشیدی (هر یک 60W, 12V, 5A) را به صورت موازی متصل می‌کنیم.
محاسبات و سیستم بالا تنها مقدار شارژ باتری (سپس باتری منبع برق بار مورد نظر را تامین می‌کند) برای لوازم الکتریکی AC است، که توان خود را از اینورتر و بارهای DC و از طریق کنترلر شارژ (به وسیله باتری‌های شارژ شده) به دست می‌آورند.
سناریو ۲: بار DC همزمان با شارژ شدن باتری، متصل می‌شود
حالا فرض می‌کنیم که بار 10A که مستقیما از طریق اینورتر (یا شاید بار DC بوسیله کنترلر شارژ) متصل شده، در اختیار داریم. در زیر تابش نور خورشید، پنل خورشیدی 10A در اختیار باری که مستقیما به آن متصل شده، قرار داده و همچنین 20A برای شارژ کردن باتری تامین می‌کند، که این یعنی پنل‌های خورشیدی در کنار شارژ باتری، 10A برای بار تامین می‌کنند.
در این شرایط، مجموع جریان مورد نیاز ما (20A برای شارژ باتری و 10A برای باری که مستقیما متصل شده است)
در مثال بالا، مجموع جریان مورد نیاز ما به آمپر به این صورت خواهد بود.
20A + 10 A = 30A
حالا l = 30 A, و بعد مقدار توان مورد نیاز
P = V × l = 12V × 30A = 360 Watts
حالا برای سیستمی که در بالا مثال زدیم، به یک سیستم ۳۶۰ واتی نیاز داریم (این مقدار برای بار مستقیم و شارژ باتری‌ها خواهد بود).
و حالا تعداد پنل‌های خورشیدی مورد نیاز ما:
360/60W = 6
به این ترتیب، به ۶ عدد پنل خورشیدی نیاز داریم که به صورت موازی به یکدیگر متصل شده باشند (هر یک 60W، 12V، 5V).
ظرفیت نامی کنترلر شارژ
همانطور که در بالا اشاره کردیم، جریان شارژ برای باتری 200Ah ما 20-22 آمپر خواهد بود (22A برای شارژ باتری + 10A برای بار مستقیم DC)، بنابراین می‌توانیم از یک کنترلر شارژ ۳۰-۳۲ آمپری استفاده کنیم.
نکته: محاسبات بالا بر اساس شرایط فرضی انجام شده‌اند، پس پیشنهاد ما این است که همیشه از یک پنل خورشیدی بزرگتر از مقدار مورد نیاز استفاده کنیم، زیرا اغلب در هنگام شارژ باتری با استفاده از پنل خورشیدی، مقداری هدر رفتگی وجود دارد و همینطور باید در نظر داشته باشیم که تابش نور خورشید همیشه به شکل مورد نظر ما نخواهد بود.
به پنل خورشیدی چند واتی نیاز داریم؟
محاسبه این مورد، به تابش خورشید و مقدار وات بار مورد نیاز ما برای تغذیه لوازم الکتریکی بستگی دارد.
ترجمه: مینا مقدس نژاد (عضو تیم تحریریه وک شاپ)
منبع مطلب: electricaltechnology
منبع تصویر اصلی: microsoft
