محاسبه پنل خورشیدی – قسمت دوم

نوشته پیش رو ، قسمت دوم از مقاله محاسبه پنل خورشیدی و سیستم برق خورشیدی است که در آن با توجه به مطالب گفته شده در قسمت اول به ادامه آموزش پرداخته شده است . برای دسترسی به قسمت اول مقاله پیش رو می توانید به لینک مقاله محاسبه پنل خورشیدی – قسمت اول مراجعه نمایید . در ادامه با سولار نیرو همراه باشید .

همانطور که در قسمت اول گفته شد ، قدم اول برای طراحی یک سیستم برق خورشیدی ، آشنایی کامل با ساختار می باشد . در این مقاله نیز اشاره ای به این موضوع شده است اما برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ساختار یک سیستم برق خورشیدی و قطعات به کار رفته در آن می توانید به مقالات صفحات خورشیدی و پکیج برق خورشیدی از همین سایت مراجعه نمایید .

ساختار سیستم برق خورشیدی

هر سیستم برق خورشیدی از دو قسمت بسیار مهم ، یک پنل های خورشیدی ( صفحات خورشیدی ) و یکی باتری های ذخیره کننده انرژی تشکیل شده است . پنل های خورشیدی ، وظیفه تولید انرژی الکتریکی از نور خورشید و باتری های ذخیره کننده انرژی ، وظیفه ذخیره انرژی و تحویل آن در ساعاتی که نور خورشیدی توسط پنل دریافت نمی شود را بر عهده دارند .

همچنین دو قطعه مهم دیگر در سیستم برق خورشیدی وجود دارند که یکی وظیفه کنترل شارژ باتری توسط پنل ها را بر عهده دارد که به آن شارژ کنترلر و دیگری وظیفه تبدیل برق تولید شده توسط پنل و برق ذخیره شده در باتری را به برق شهر بر عهده دارد که به آن اینورتر یا مبدل نیز گفته می شود .

خروجی هر پنل خورشیدی دارای یک محدوده ولتاژ و جریان مشخص است که به به طور معمول توسط شرکت سازنده در کاتالوگ همراه محصول درج می گردد . در صورتی که جریان یا ولتاژ پنل مورد نظر با سایر تجهیزات الکتریکی تطابق نداشته باشد ، می توان تعدادی پنل را به جهت دسترسی به شرایط مطلوب با یکدیگر سری یا موازی نمود . اما به طور معمول برای دستیابی به حداکثر انرژی پنل ها ، آن ها را با یکدیگر به طور موازی قرار می دهیم . بدین منظور خروجی مثبت و منفی هر پنل را به خروجی مثبت و منفی پنل دیگر متصل می کنیم و در نهایت این اتصال مثبت و منفی را به شارژ کنترلر که وظیفه کنترل شارژ باتری ها را بر عهده دارد متصل می کنیم . همچنین شارژ کنترلر ها دارای یک خروجی نیز می باشند تا در صورت وجود نور خورشید ، تجهیزات الکتریکی ، مستقیم از طریق پنل ، انرژی موردنظرشان را دریافت کنند .

محاسبه ظرفیت و تعداد باتری به کار رفته در سیستم برق خورشیدی

باتری های مورد استفاده در یک سیستم برق خورشیدی ، باید توانایی تامین انرژی تجهیزات الکتریکی را در صورت نبود نور خورشید داشته باشند . همچنین به دلیل تخلیه شارژ پی در پی ، نیاز به باتری هایی با عمق دشارژ ( DOD ) مناسب می باشد تا بتوانند عملکرد مناسبی را در طول عمر خود داشته باشند . برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد می توانید به مقاله عمق دشارژ باتری و همچنین مقاله باتری سیستم برق خورشیدی مراجعه نمایید .

باتری به کار رفته در سیستم برق خورشیدی می توانید از سه نوع GEL ، Li-Ion و یا لید سیلد اسید باشد که به دلیل هزینه بالای باتری های GEL و لیتیوم یون در ایران ، باتری های لید اسید بهترین انتخاب برای یک سیستم برق خورشیدی می باشد . این باتری ها می توانند با عمق دشارژ 60 درصد ، عمری معادل 3 تا 4 سال داشته باشند .

برای محاسبه ظرفیت باتری مورد نیاز در یک سیستم برق خورشیدی ، کافی است تا میزان انرژی الکتریکی مورد نیاز را در ساعات تاریکی و نبود نور خورشید محاسبه نماییم . در قسمت اول مقاله مثالی از یک واحد مسکونی زده شده که در ادامه قصد داریم پارامتر ها را بر اساس داده های بدست آمده در مقاله قبل محاسبه نماییم . همانطور که در جدول موجود در قسمت اول مقاله نیز ذکر شده است ، چیزی در حدود 11 هزار وات ساعت ، انرژی در ساعات تاریکی و نبود نور خورشید ، توسط تجهیزات الکتریکی مصرف می شود که برای محاسبه آمپ در ساعت ( Ah ) باتری ها کافی است تا میزان انرژی مصرفی را بر ولتاژ باتری تقسیم نماییم . از تقسیم این دو پارامتر بر یکدیگر ، عدد 917 آمپر در ساعت بدست می آید . لازم به ذکر است که در این مثال ، ولتاژ باتری 12 ولت در نظر گرفته شده است که با افزایش این ولتاژ ، ظرفیت باتری مورد نیاز کاهش می یابد .

همچنین برای داشتن عمق دشارژ 60 درصد ، ظرفیت باتری بدست آمده را در عدد 1.4 ضرب می کنیم ، که عدد حاصله برابر 1284 آمپر در ساعت است . برای محاسبه تعداد باتری نیز کافی است تا ظرفیت باتری ها موجود در بازار را بشناسیم که به دلیل بزرگ بودن عدد می توان از باتری های 100 و 150 آمپر در ساعت استفاده نمود . به عنوان مثال در صورت استفاده از باتری 100 آمپر در ساعت ، به 13 باتری نیازمندیم تا بتواند ظرفیتی معادل 1300 آمپر در ساعت را به تجهیزات الکتریکی تحویل دهد .

به طور معمول مقداری افت و تلفات در باتری ها وجود دارد که برای جلوگیری از آسیب های احتمالی ، می توان از یک باتری اضافه نیز در سیستم استفاده نمود .

محاسبه پنل خورشیدی

با محاسبه ظرفیت باتری های مورد استفاده ، محاسبه توان پنل های خورشیدی امکان پذیر شده و با دانستن حداکثر توان مورد نیاز در ساعات روشنایی که پنل ، نور خورشید را دریافت می کند ، عدد دقیق برای تعداد پنل و وات مجموع قابل محاسبه است . حداکثر توان مورد نیاز در مثال قبل برابر با 6000 وات بوده که می بایست مقداری را به عنوان توان مورد نیاز برای شارژ باتری ها به آن اضافه نمود .

با توجه به این که میزان تخلیه باتری ها برابر با 60 درصد است ، بنابر این 917 آمپر در ساعت ظرفیت باتری بوده که در صورتی که نرخ شارژ را 0.1 در نظر بگیریم ، به انرژی معادل 100 آمپر در ساعت برای شارژ باتری نیازداریم . همچنین با توجه به پتانسل تابش که مقدار آن بر حسب نقاط جغرافیایی اعلام می شود ، مقدار PSH اندازه گیری می شود . برای مثال مقدار PSH در تهران برابر با 5 است . کافی است 100 آمپر در ساعت را بر PSH تقسیم کنیم و در نهایت ضرب در ولتاژ باتری نماییم . عدد بدست آمده 240 وات است که برای از بین بردن خطا ها آن را به 300 وات تبدیل می نماییم .

این عدد میزان توان مازاد پنل های خورشیدی برای شارژ باتری ها می باشد که در نهایت به عدد 6000 وات بدست آمده اضافه می شود . همچنین برای محاسبه تعداد پنل های کافی است توان کل را بر وات پنل مرجع که در این مثال از پنل 250 وات استفاده می کنیم  تقسیم نماییم که حاصل ، 26 پنل می شود .

محاسبه توان و نوع اینورتر

اینورتر ها وظیفه ، تبدیل انرژی ذخیره شده در باتری و انرژی دریافتی از پنل ها را به انرژی الکتریکی مناسب برای تجهیزات الکتریکی را بر عهده دارند . تمامی وسایل الکتریکی که از برق شهر به عنوان منبع تغذیه استفاده می کنند ، نمی توانند به طور مستقیم از باتری استفاده نمایند . اینورتر کمک می کند تا این تطبیق به بهترین نحو صورت گیرد .

اینورتر ها را می توان به دو دسته اینورتر سینوسی و شبهه سینوسی تقسیم نمود که از اینورتر سینوسی برای تجهیزات حساس مانند صوتی ، تصویری و کامپیوتری استفاده می شود اما اینورتر شبهه سینوسی را فقط می توان در مصارفی چون روشنایی و سیستم های غیر حساس استفاده نمود . بدیهی است قیمت اینورتر های شبیه سینوسی کمتر از سینوسی بوده که می توان در هر سیستم برق رسانی از دو یا چند اینورتر استفاده نمود .

هر اینورتر دارای پارامتری به نام حداکثر توان خروجی می باشد که با افزایش آن ، قیمت اینورتر نیز افزایش می یابد . در هر سیستم برق خورشیدی ، برای محاسبه حداکثر توان خروجی اینورتر ، لازم است تا حداکثر توان لحظه ای مورد نیاز سیستم را محاسبه نمود . بر طبق جدول موجود در قسمت اول این مقاله ، حداکثر توان لحظه ای برابر با 6000 وات بوده که می توان آن را بین 2 یا چند اینورتر تقسیم نمود .

آموزش طراحی یک سیستم برق خورشیدی را همینجا به پایان می رسانیم . در صورت رعایت تمامی موارد گفته شده می توان یک سیستم بهینه و بسیار دقیق را طراحی نمود . همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت راهنمایی در خصوص طراحی سیستم و هزینه ها ، می توانی با تلفن شرکت تماس حاصل فرمایید . سولار نیرو