תכנון והתקנה של מערכות סולאריות פוטו-וולטאיות
החברה המודרנית תלויה באנרגיה עבור צרכים יומיומיים כמו תעשייה, חימום, תחבורה וחקלאות, ברובם ממקורות בלתי נחצשים (פחם, נפט, גז). עם זאת, מקורות אלה גורמים נזק סביבתי, הם מפוזרים באופן לא אחיד ומגינים על שיעורי מחירים בשל מאגרים מוגבלים—מה שמדrive את הביקוש למקורות אנרגיה מתחדשים.
אנרגיה סולארית, אבונדנטית ויכולה לעמוד בצרכי העולם, מצטיינת. מערכות PV עצמאיות (תמונה 1) מציעות עצמאות אנרגטית מהבריות. להלן סקירה של התכנון, העיצוב וההתקנה שלהן לייצור חשמל.
תכנון מערכת PV עצמאית
אומדן והערכה באתר:
מינימיזציה של צללים: stellen Sie sicher, dass der Installationsort (Dach oder Boden) frei von beschattenden Strukturen ist und keine zukünftigen Bauwerke die Sonnenstrahlung blockieren werden.
שטח משטח: קבעו את שטח האתר כדי להעריך את מספר/גודל לוחות ה-PV, ולהתכנן מיקום עבור הממירים, הממירים והבנקי הסוללות.
注意事项：屋顶考虑因素：对于倾斜的屋顶，请注意倾斜角度并使用适当的安装方式以最大化太阳入射角（理想情况下垂直于面板）。
נתיבי כבלים: התכננו נתיבים לכבלים (מחברים ממיר, בנק סוללה, מפקח טעינה ומערך PV) כדי להפחית את השימוש בכבלים והירידהряжение, сбалансировав эффективность и затраты.
ערכת משאב האנרגיה הסולארית:
נתונים של קרינת השמש: מדדו אוקבלו (מתאגיד מטאורולוגי) את האנרגיה הסולארית התקבלת, באמצעות קילוואט-שעות למטר מרובע ליום (kWh/m²/יום) או שעות שיא שמש יומיות (PSH, שעות עם קרינה ממוצעת של 1000 W/m²).
מדד מפתח: השתמשו ב-PSH לחישובים מופשטים (בדקו מה"שעות שמש ממוצעות", המשקפות משך במקום אנרגיה). קבלו את ממוצע החודש הנמוך ביותר לקרינת השמש כדי להבטיח אמינות של המערכת במהלך תקופות שמש נמוכה.
הנחות עבור מערכות PV עצמאיות
1. חישוב דרישת האנרגיה
גודל המערכת תלוי בדרישה ל עומס, שנחשב כ:
דרישה יומית לאנרגיה (Wh) = סכום ( suất הצריכה של מכשיר בואט × שעות פעולה יומיות).
השתמשו בדרישה היומית הגבוהה ביותר כדי להאזן בין אמינות ומחיר (מבטיחת פעילות במהלך שימוש בשיא, אם כי זה מגביר את מחיר המערכת).
2. הגדרת הממירים ומפקח הטעינה
ממיר: מדורג ב-25% גבוה יותר מסך כל העומס (כדי להתחשב בהפסדים).
דוגמה: עבור עומס של 2400W, נדרש ממיר של 3000W (2400W × 1.25).
מפקח טעינה: דירוג זרם = 125% מהזרם קצר-مدار של לוחות ה-PV (גורם בטיחות).
דוגמה: 4 לוחות עם זרם קצר-مدار של 10A דורשים מפקח של 50A (4×10A ×1.25).
הערה: מפקחי MPPT עוקבים אחר 사양을 따릅니다.
3. אנרגיה יומית לממיר
לקחת בחשבון יעילות הממיר (למשל, 90%):
4. מתח המערכת
etermined by the battery voltage (typically 12V, 24V, etc.), with higher voltages reducing cable loss. Example: 24V system.
5. Battery Sizing
Key parameters: depth of discharge (DOD), autonomy days, and system voltage.
Usable capacity = Battery Ah × DOD.
Required charge capacity = Energy from battery / system voltage.
Example: 3000Wh from battery in a 24V system → 125Ah required.
For 12V, 100Ah batteries (70% DOD):
So, in total there will be four batteries of 12 V, 100 Ah. Two connected in series and two connected in parallel.Also, the required capacity of batteries can be found by the following formula.
Sizing of the PV Array
Total PV array capacity (W): Calculated using the lowest daily peak sun hours (or Panel Generation Factor, PFG) and daily energy demand:
Total W_peak = (Daily energy demand (Wh) / PFG) × 1.25 (scaling factor for losses).
Number of modules: Divide total W_peak by the rated power of a single panel (e.g., 160W).
Example: For a 3000Wh daily demand and PFG = 3.2, total W_peak = 3000 / 3.2 ≈ 931W. With 160W panels, 6 modules are needed (931 / 160 ≈ 5.8, rounded up).
Loss factors (to adjust PFG): Include sunlight angle (5%), non-max power point (10%, excluded for MPPT), dirt (5%), aging (10%), and high temperature (>25°C, 15%).
Sizing of the Cables
Key considerations: Current capacity, minimal voltage drop (<2%), resistive losses, weather resistance (water/UV proof).
Cross-sectional area formula:
A = (ρ × I_m × L / VD) × 2
(ρ = resistivity, I_m = max current, L = cable length, VD = permissible voltage drop).
Balance: Avoid undersizing (energy loss/accidents) or oversizing (cost inefficiency). Use appropriate circuit breakers and connectors.
