Hoe om 'n selfstandige sonkrag-PV-stelsel te ontwerp en installeer?

Ontwerp en Installasie van Son-PV-stelsels

Moderne samelewing is afhanklik van energie vir daaglikse behoeftes soos nywerheid, verhitting, vervoer en landbou, wat hoofsaaklik deur hernubare bronne (steenkool, olie, gas) bevredig word. Hierdie bronne veroorsaak egter omgewingskade, is ongelyk verdeel, en ondervind prysfluktuasies as gevolg van beperkte voorrade—wat die vraag na hernubare energie aanwakker.

Sonenergie, ryk en in staat om wêreldwye behoeftes te bevredig, steek uit. Onafhanklike PV-stelsels (Fig 1) bied energie-onafhanklikheid van nutsbedrywe. Hier is 'n oorsig oor hul beplanning, ontwerp, en installasie vir elektrisiteitsopwekking.

Beplanning van 'n Onafhanklike PV-Stelsel
Stadige Beoordeling & Opname:

• Skaduvermindering: Maak seker dat die installasieplek (dak of grond) vry is van skadu-strukture, en dat toekomstige konstruksies sonstraal nie sal blokkeer nie.

• Oppervlakte: Bepaal die plekarea om die aantal/grootte van PV-panele te beraam, en beplan die plasing van omvangers, omskakelaars, en batteriebankke.

• Dakbeskouings: Vir geneigde dake, neem die hellingshoek op en gebruik geskikte bevestiging om soninsidensie te maksimeer (ideaal perpendikulêr tot panele).

• Kabelrouting: Beplan roetes vir kabels (wat die omvanger, batteriebank, laadingbeheerder, en PV-koppel verbind) om kabelgebruik en spanskyn te verminder, effektiwiteit en koste te balanseer.

Sonenergie Bron Assessering:

• Insolatie Data: Meet of verkry (van meteorologiese stasies) sonenergie ontvang, gebruik entweder kilowatture per vierkante meter per dag (kWh/m²/dag) of daaglikse Hoogtepunt Son Uur (PSH, ure met gemiddelde straling van 1000 W/m²).

• Kern Metriek: Gebruik PSH vir vereenvoudigde berekeninge (onderskei van "gemiddelde sonuur," wat tydsduur eerder as energie weerspieël). Neem die laagste maandelikse gemiddelde insolatie om stelselbetroubaarheid tydens lae-son periodes te verseker.

Beskouings vir Onafhanklike PV-Stelsels
1. Energie Vraag Berekening

Die stelsel grootte hang af van belastingvraag, bereken as:

• Daaglikse energievraag (Wh) = Som van (apparaatvermogen in watt × daaglikse bedryfstyd).

• Gebruik die hoogste daaglikse vraag om betroubaarheid en koste te balanseer (verseker operasie tydens piekgebruik, alhoewel dit stelselkoste verhoog).

2. Omvanger & Laadingbeheerder Grootte

• Omvanger: Gerangskik 25% hoër as totale belasting (om verliese te reken).
  Voorbeeld: Vir 'n 2400W-belasting, is 'n 3000W-omvanger (2400W × 1.25) nodig.

• Laadingbeheerder: Stroomrating = 125% van PV-paneel kortsluitstroom (veiligheidsfaktor).
  Voorbeeld: 4 panele met 10A kortsluitstroom vereis 'n 50A-beheerder (4×10A ×1.25).
  Nota: MPPT-beheerders volg vervaardiger spesifikasies.

3. Daaglikse Energie na Omvanger

Rekening hou met omvangerdoeltreffendheid (bv. 90%):

• Energie verskaf deur batterie na omvanger = Totaal belastingsenergie / doeltreffendheid.
  Voorbeeld: 2700Wh-belasting → 3000Wh (2700 / 0.9) van batterie.

4. Stelsel Spanning

Bepaal deur batteriespanning (tipies 12V, 24V, ens.), met hoër spannings wat kabelverlies verminder. Voorbeeld: 24V-stelsel.

5. Batteriegrootte

Kern parameters: diepte van ontlading (DOD), outonoomdae, en stelselspanning.

• Bruikbare kapasiteit = Batterie Ah × DOD.

• Vereiste laadingkapasiteit = Energie van batterie / stelselspanning.
  Voorbeeld: 3000Wh van batterie in 'n 24V-stelsel → 125Ah vereis.

• Vir 12V, 100Ah batterye (70% DOD):

• Aantal batterye = 125Ah / (100Ah × 0.7) ≈ 2 (afrond).

• Verbind 2 batterye in reeks om 24V-stelselspanning te bereik.

So, in totaal sal daar vier 12 V, 100 Ah-batterye wees. Twee verbonden in reeks en twee verbonden in parallel. Die vereiste kapasiteit van batterye kan ook gevind word deur die volgende formule.

Grootte van die PV-Koppel

• Totaal PV-koppel kapasiteit (W): Gebereken deur die laagste daaglikse hoogtepunt sonure (of Paneel Generasie Faktor, PFG) en daaglikse energievraag:
  Totale Wₚₑₐₖ = (Daaglikse energievraag (Wh) / PFG) × 1.25 (skalering faktor vir verliese).

• Aantal module: Verdeel totale Wₚₑₐₖ deur die gerangskikte vermogen van 'n enkele paneel (bv. 160W).

  Voorbeeld: Vir 'n 3000Wh-daaglikse vraag en PFG = 3.2, totale Wₚₑₐₖ = 3000 / 3.2 ≈ 931W. Met 160W-panele, is 6 module nodig (931 / 160 ≈ 5.8, afgerond).

• Verliesfaktore (om PFG aan te pas): Sluit sonligshoek (5%), nie-maximum kragpunt (10%, uitgesluit vir MPPT), vuil (5%), ouderdom (10%), en hoë temperatuur (>25°C, 15%) in.

Grootte van die Kabels

• Kern beskouings: Stroomkapasiteit, minimale spanskyn (<2%), weerstand-verlies, weerstand teen weer (water/UV-bestand).

• Kruisvlakformule:
  A = (&rho; &times; Iₘ &times; L / VD) &times; 2
  (&rho; = weerstand, Iₘ = maksimum stroom, L = kabel lengte, VD = toelaatbare spanskyn).

• Balans: Vermied onderskatting (energieverlies/ongelukke) of oorskattiging (kostedoenlichtheid). Gebruik geskikte sirkuitbrekers en verbindings.