Saules fotovoltaisko sistēmu dizains un instalācija
Mūsdienu sabiedrība enerģijai atkarīga ikdienas vajadzībām, piemēram, rūpniecībā, sildīšanā, transportā un lauksaimniecībā, kuras bieži tiek apmierinātas ar atjaunojamo resursu (ugļogrāviena, nafta, gāze). Tomēr, šie resursi rada vides kaitējumu, ir nevienmērīgi sadalīti un cenas var mainīties, tā kā to rezerves ir ierobežotas — tas veicina pieprasījumu pēc atjaunojamās enerģijas.
Saules enerģija, kas ir bagāta un spēj nodrošināt globālas vajadzības, izcelas. Atsevišķas PV sistēmas (Att. 1) piedāvā enerģijas neatkarību no pakalpojumu sniedzējiem. Zemāk ir detaļu pārskats par to plānošanu, dizainu un instalāciju elektroenerģijas ražošanai.
Atsevišķas PV sistēmas plānošana
Vietas novērtēšana un apkope:
Ēnas samazināšana: Pārliecinieties, ka instalācijas vieta (jumts vai zeme) nav ēnā un nākotnē nav plānotu celtniecību, kas bloķētu saules starojumu.
Virsmas platība: Nosakiet vietu, lai aprēķinātu PV paneļu skaitu/izmēru un plānotu invertoru, konverteru un akumulatoru banku novietojumu.
Jumta apsvērumi: Tiltiem jumtiem, ņemiet vērā tilt leņķi un izmantojiet atbilstošu montāžu, lai maksimizētu saules starojuma ieplūdes (ideāli perpendikulāri paneļiem).
Kabeļu maršrutēšana: Plānojiet kabeļu maršrutus (savienojot inverteri, akumulatoru banku, lādēšanas kontrolētāju un PV masīvu), lai samazinātu kabeļu izmantošanu un sprieguma pazemināšanos, balstoties uz efektivitāti un izmaksām.
Saules enerģijas resursu novērtēšana:
Insolācijas dati: Izmērīt vai iegūt (no meteoroloģiskajām stacijām) saņemto saules enerģiju, izmantojot vai nu kilovatu stundas uz kvadrātmetru dienā (kWh/m²/dienā) vai dienas augstāko saules stundu (PSH, stundas ar vidējo starojumu 1000 W/m²).
Galvenais rādītājs: Izmantojiet PSH vienkāršotiem aprēķiniem (atšķiriet no "vidējām saules stundām", kas atspoguļo ilgumu, nevis enerģiju). Ievērojiet zemāko mēneša vidējo insolāciju, lai nodrošinātu sistēmas uzticamību zemas saules periodos.
Apsvērumi atsevišķām PV sistēmām
1. Enerģijas pieprasījuma aprēķins
Sistēmas izmērs atkarīgs no slodzes pieprasījuma, aprēķināts kā:
Dienas enerģijas pieprasījums (Wh) = Summa (ierīces jaudas rādītājs vatās × ikdienas darbības stundas).
Izmantojiet lielāko dienas pieprasījumu, lai nodrošinātu uzticamību un izmaksas (nodrošina darbību visaugstākā pieprasījuma laikā, taču tas palielinās sistēmas izmaksas).
2. Invertera un lādēšanas kontrolētāja izmērs
Invertors: Noklusējuma jauda 25% lielāka par kopējo slodzi (laikā ņemot vērā zudējumus).
Piemērs: Ja slodze ir 2400W, nepieciešams 3000W invertors (2400W × 1.25).
Lādēšanas kontrolētājs: Strāvas rādītājs = 125% no PV paneļa īsgraušanas strāvas (drošības koeficients).
Piemērs: 4 paneļi ar 10A īsgraušanas strāvu prasa 50A kontrolētāju (4×10A ×1.25).
Piezīme: MPPT kontrolētāji seko ražotāja specifikācijām.
3. Dienas enerģija invertoram
Ņemiet vērā invertora efektivitāti (piem., 90%):
4. Sistēmas spriegums
Nosaka akumulatora spriegumu (parasti 12V, 24V utt.), augstāki spriegumi samazina kabeļu zudējumus. Piemērs: 24V sistēma.
5. Akumulatora izmērs
Galvenie parametri: izdevošanas gilums (DOD), autonomijas dienas un sistēmas spriegums.
Lietojamā kapacitāte = Akumulatora Ah × DOD.
Nepieciešamā lādēšanas kapacitāte = Enerģija no akumulatora / sistēmas spriegums.
Piemērs: 3000Wh no akumulatora 24V sistēmā → nepieciešami 125Ah.
Ja 12V, 100Ah akumulatori (70% DOD):
Akumulatoru skaits = 125Ah / (100Ah × 0.7) ≈ 2 (apvalots uz augšu).
Savienojiet 2 akumulatorus virknē, lai sasniegtu 24V sistēmas spriegumu.
Tātad, kopā būs četri 12 V, 100 Ah akumulatori. Divi savienoti virknē un divi savienoti paralēli. Nepieciešamā akumulatoru kapacitāte var tikt atrasta ar šādu formulu.
PV masīva izmērs
Kopējā PV masīva jauda (W): Aprēķināta, izmantojot zemāko dienas augsto saules stundu (vai Paneļu ģenerēšanas faktoru, PFG) un dienas enerģijas pieprasījumu:
Kopējā W_peak = (Dienas enerģijas pieprasījums (Wh) / PFG) × 1.25 (mērogošanas koeficients zudējumiem).
Moduļu skaits: Dalījiet kopējo W_peak ar viena paneļa nominalo jaudu (piem., 160W).
Piemērs: Ja dienas pieprasījums ir 3000Wh un PFG = 3.2, tad kopējā W_peak = 3000 / 3.2 ≈ 931W. Ar 160W paneļiem nepieciešami 6 moduļi (931 / 160 ≈ 5.8, apvalots uz augšu).
Zudējumu faktori (lai pielāgotu PFG): Iekļauj saules leņķi (5%), nemaksimāls jaudas punkts (10%, izņemts MPPT), mugura (5%), novecošana (10%) un augsts temperatūra (>25°C, 15%).
Kabeļu izmērs
Galvenie apsvērumi: Strāvas jauda, minimāls sprieguma pazeminājums (<2%), pretestības zudējumi, vides drošība (ūdens/UV noturība).
Sekcijas virsmas formula:
A = (ρ × I_m × L / VD) × 2
(ρ = pretestība, I_m = maksimālā strāva, L = kabeļa garums, VD = atļautais sprieguma pazeminājums).
Līdzsvars: Izvairieties no nepietiekama izmēra (enerģijas zudējumi/neselu) vai pārāk liela izmēra (izmaksu neefektivitāte). Izmantojiet atbilstošus automātus un savienojumus.
