Napelemi fotovoltaikus rendszerek tervezése és telepítése
A modern társadalom napról-napra függ az energiaforrásoktól, mint például az ipar, a fűtés, a közlekedés és a mezőgazdaság, amelyek nagy részét nemújuló források (szén, olaj, gáz) biztosítják. Ezek azonban környezeti károkat okoznak, egyenlőtlenül vannak elosztva, és árvisszasodást tapasztalnak korlátozott tartalékok miatt - ezzel növelve a megújuló energiák iránti igényt.
A napegyenergia, mely bőséges és képes globális igények kielégítésére, kiemelkedik. Az önálló fotovoltaikus rendszerek (Ábra 1) függetlenséget biztosítanak a hálózati szolgáltatásoktól. Lássuk ezek tervezésének, tervezésének és telepítésének áttekintését az elektromosság termeléséhez.
Az önálló fotovoltaikus rendszer tervezése
Helyszínértékelés és felmérés:
Árnyékolás minimalizálása: Bizonyosodjon meg róla, hogy a telepítési helyszín (tető vagy föld) szabad az árnyékoló szerkezetektől, és jövőbeni építkezések nem akadályozzák a napsugárzást.
Felületi terület: Határozza meg a helyszíni területet, hogy becslés alapján meghatározza a fotovoltaikus panelek számát/méretét, és tervezze az inverterek, konverterek és akkumulátorbankok elhelyezését.
Tetők vizsgálata: Dőlt tetők esetén jegyezze fel a dőlésszöget, és használjon megfelelő rögzítést a napsugárzás maximalizálásához (ideálisan merőleges a panelekre).
Kábelezés: Tervezzen útvonalakat a kábelekhez (inverter, akkumulátorbank, töltésvezérlő és fotovoltaikus tömb összekötése), hogy minimalizálja a kábelhasználatot és a feszüléscsökkenést, egyensúlyozva hatékonyságot és költségeket.
Napegyenergia-erőforrás értékelés:
Napsugárzás adatok: Mérje vagy szerezze be (meteorológiai állomásoktól) a napegyenergiát, kwórában per négyzetméter per nap (kWh/m²/nap) vagy napi csúcspillanatokban (PSH, 1000 W/m² átlagos sugárzási idő).
Kulcsmérték: Használja a PSH egyszerűbb számításokhoz (különböztessen meg a "közepes napfényidő"-től, ami időt jelent, nem energiát). Válassza a legkisebb havi átlagos napsugárzást, hogy garantálja a rendszer megbízhatóságát alacsony napsugárzású időszakokban.
Az önálló fotovoltaikus rendszerek szempontjai
1. Energiaszükséglet számítása
A rendszer mérete függ a terhelési igénytől, amit a következőképpen számolunk:
Napi energiaszükséglet (Wh) = Összeg (berendezés teljesítménye wattban × napi működési órák).
Használja a legnagyobb napi igényt, hogy egyensúlyba hozza a megbízhatóságot és a költségeket (biztosítja a csúcsigény idején a működést, bár ez növeli a rendszer költségeit).
2. Inverter és töltésvezérlő méretezése
Inverter: 25%-kal magasabb, mint az összes terhelés (veszteségek figyelembe vételével).
Példa: 2400W terhelés esetén 3000W-os inverter (2400W × 1.25) szükséges.
Töltésvezérlő: Áramméret = 125% a fotovoltaikus panelek rövidzárlat áramának (biztonsági tényező).
Példa: 4 panelek 10A rövidzárlat árammal 50A vezérlőt (4×10A ×1.25) igényelnek.
Megjegyzés: MPPT vezérlők a gyártói specifikációkat követik.
3. Napi energia az inverthez
Vegye figyelembe az inverter hatékonyságát (pl. 90%):
4. Rendszerspanning
Meghatározódik az akkumulátor feszültségével (általában 12V, 24V, stb.), ahol a magasabb feszültségek csökkentik a kábelveszteséget. Példa: 24V rendszer.
5. Akkumulátor méretezése
Kulcsfontosságú paraméterek: lemerülés mélysége (DOD), autonómia napok, és rendzerspanning.
Használható kapacitás = Akkumulátor Ah × DOD.
Szükséges töltési kapacitás = Energiabehu az akkumulátorból / rendzerspanning.
Példa: 3000Wh az akkumulátorból egy 24V rendszerben → 125Ah szükséges.
12V, 100Ah akkumulátorok (70% DOD) esetén:
Így összesen négy 12 V, 100 Ah akkumulátor lesz. Kettő sorban, kettő párhuzamosan. A szükséges akkumulátor kapacitást a következő képlet segítségével lehet meghatározni.
A fotovoltaikus tömb méretezése
Teljes fotovoltaikus tömb kapacitása (W): Számítás a legalacsonyabb napi csúcspillanat (vagy Paneles Generációs Faktor, PFG) és a napi energiaszükséglet alapján:
W_peak = (Napi energiaszükséglet (Wh) / PFG) × 1.25 (veszteségek figyelembe vételével).
Modulok száma: Ossza el a teljes W_peak-et egyetlen panel (pl. 160W) nominális teljesítményével.
Példa: 3000Wh napi igény és PFG = 3.2 esetén, W_peak = 3000 / 3.2 ≈ 931W. 160W panelekkel 6 modul szükséges (931 / 160 ≈ 5.8, felkerekítve).
Veszteségi tényezők (a PFG kijavításához): Tegyük bele a napsugárzás szögét (5%), nem-maximális teljesítménypontot (10%, kivéve MPPT), kotrost (5%), öregedést (10%), és magas hőmérsékletet (>25°C, 15%).
A kábelek méretezése
Kulcsfontosságú szempontok: Áramkapacitás, minimális feszüléscsökkenés (<2%), ellenállási veszteségek, időjárási ellenállás (víz- és UV-támadható).
Keresztmetszet képlet:
A = (ρ × I_m × L / VD) × 2
(ρ = ellenállásosság, I_m = maximális áram, L = kábel hossza, VD = engedélyezett feszüléscsökkenés).
Egyensúly: Kerülje a túlszorítást (energiaveszteség/baleset) és a túlméretezést (költséghatékonyság). Használjon megfelelő áramtörőket és csatlakozókat.
