Проектиране и инсталиране на фотоелектрични системи
Съвременното общество зависи от енергията за дневните нужди като промишленост, отопление, транспорт и земеделие, които в голяма степен се удовлетворяват от невъзобновяеми източници (въглища, петрол, газ). Обачно, тези причиняват околната среда, са неравномерно разпределени и се изправят пред ценова нестабилност поради ограничени резерви – което подхранва потребността за възобновяема енергия.
Слънчевата енергия, обилна и способна да удовлетвори глобалните нужди, излиза напред. Самостоятелни фотоелектрични системи (Фигура 1) предлагат енергийна независимост от утилитите. По-долу е представен обзор на техното планиране, проектиране и инсталиране за производство на електроенергия.
Планиране на самостоятелна фотоелектрична система
Оценка и проучване на местоположението:
Минимизиране на сянката: Уверете се, че мястото за инсталация (покрив или земя) е свободно от сянкави структури и бъдещи строежи няма да блокират слънчевата радиация.
Площ: Определете площта на мястото, за да оцените броя/размера на фотоелектричните панели, и планирайте разположението на инвертори, преобразуватели и батерии.
Разглеждане на покрива: За наклонени покриви, отбележете ъгъла на наклона и използвайте подходящо крепежно устройство, за да максимизирате слънчевата инциденция (идеално перпендикулярно към панелите).
Трасиране на кабели: Планирайте маршрути за кабели (свързващи инвертор, батерийна банка, контролер на заряд и фотоелектричен масив), за да минимизирате използването на кабели и падането на напрежението, балансирайки ефективността и разходите.
Оценка на слънчевата енергийна ресурса:
Данни за осветеност: Измерете или получете (от метеорологични станции) получената слънчева енергия, използвайки либо киловат-часове на квадратен метър на ден (кВтч/м²/ден) или дневни Пикови слънчеви часове (PSH, часове със средна осветеност от 1000 Вт/м²).
Ключов показател: Използвайте PSH за опростени изчисления (различавайте от „средни часове на слънце“, които отразяват продължителността, а не енергията). Приемете най-ниската месечна средна осветеност, за да гарантирате надеждността на системата по време на периоди с малко слънце.
Разглеждания за самостоятелни фотоелектрични системи
1. Изчисление на енергийния спорад
Размерът на системата зависи от спорада, изчислен като:
Дневен спорад (Втч) = Сума от (потребляемата мощност на прибора в ватове × дневни часове на работа).
Използвайте най-високия дневен спорад, за да балансирате надеждността и разходите (гарантира работата по време на пики на използване, въпреки че това увеличава цената на системата).
2. Размер на инвертора и контролера на заряд
Инвертор: Класифициран 25% по-високо от общата нагрузка (за да се вземат предвид загубите).
Пример: За 2400Вт нагрузка, е необходим 3000Вт инвертор (2400Вт × 1.25).
Контролер на заряд: Токово класифициране = 125% от короткото замыкание на фотоелектричните панели (фактор за безопасност).
Пример: 4 панели с 10А коротко замыкание изискват 50А контролер (4×10А ×1.25).
Бележка: MPPT контролери следват спецификациите на производителя.
3. Дневна енергия към инвертора
Учете ефективността на инвертора (например, 90%):
4. Системно напрежение
Определя се от напрежението на батерията (обикновено 12В, 24В и т.н.), с по-високи напрежения намалява загубата на кабели. Пример: 24В система.
5. Размер на батерията
Ключови параметри: степен на разряждане (DOD), дни на автономност и системно напрежение.
Използваема капацитет = Батерия Ач × DOD.
Необходима зарядна капацитет = Енергия от батерията / системно напрежение.
Пример: 3000Втч от батерията в 24В система → 125Ач са необходими.
За 12В, 100Ач батерии (70% DOD):
Брой батерии = 125Ач / (100Ач × 0.7) ≈ 2 (закръглено нагоре).
Свържете 2 батерии последователно, за да достигнете 24В системно напрежение.
Така, общо ще има четири батерии от 12 В, 100 Ач. Две свързани последователно и две свързани паралелно. Също така, необходимата капацитет на батерията може да бъде намерена по следния формул.
Размер на фотоелектричния масив
Общата капацитет на фотоелектричния масив (Вт): Изчислена, използвайки най-ниските дневни пики на слънчеви часове (или фактор на генериране на панелите, PFG) и дневния спорад на енергия:
Общ Wₚₑₐₖ = (Дневен спорад на енергия (Втч) / PFG) × 1.25 (масштабен фактор за загуби).
Брой модули: Разделете общия Wₚₑₐₖ на класифицираната мощност на единична панел (например, 160Вт).
Пример: За 3000Втч дневен спорад и PFG = 3.2, общ Wₚₑₐₖ = 3000 / 3.2 ≈ 931Вт. С 160Вт панели, са необходими 6 модула (931 / 160 ≈ 5.8, закръглено нагоре).
Фактори за загуби (за корекция на PFG): Включват ъгъл на слънчевата светлина (5%), непоследователна точка на максимална мощност (10%, изключено за MPPT), замърсяване (5%), стареене (10%) и висока температура (>25°C, 15%).
Размер на кабелите
Ключови разглеждания: Капацитет на тока, минимално падане на напрежението (<2%), резистивни загуби, устойчивост към климатични условия (вода/УФ защита).
Формула за поперечното сечение:
A = (ρ × Iₘ × L / VD) × 2
(ρ = резистивност, Iₘ = максимален ток, L = дължина на кабела, VD = позволено падане на напрежението).
Баланс: Избегнете недостиг (загуба на енергия/аварии) или излишък (неефективни разходи). Използвайте подходящи автоматични ключове и конектори.
