Reka Bentuk dan Pemasangan Sistem PV Solar
Masyarakat moden bergantung kepada tenaga untuk keperluan harian seperti industri, pemanasan, pengangkutan, dan pertanian, kebanyakannya dipenuhi oleh sumber-sumber yang tidak boleh diperbaharui (arang batu, minyak, gas). Walau bagaimanapun, sumber-sumber ini menyebabkan kerosakan alam sekitar, tersebar secara tidak merata, dan menghadapi ketidakstabilan harga disebabkan oleh simpanan terhad—mendorong permintaan untuk tenaga boleh diperbaharui.
Tenaga solar, melimpah ruah dan mampu memenuhi keperluan global, menonjol. Sistem PV berdiri sendiri (Gambar 1) menawarkan kemerdekaan tenaga daripada utiliti. Berikut adalah gambaran ringkas tentang perancangan, reka bentuk, dan pemasangan mereka untuk penjanaan elektrik.
Perancangan Sistem PV Berdiri Sendiri
Penilaian Tapak & Tinjauan:
Pengurangan Bayangan: Pastikan tapak pemasangan (atap atau tanah) bebas dari struktur yang menimbulkan bayangan, dan tiada pembinaan masa depan akan menghalang radiasi solar.
Luas Permukaan: Tentukan luas tapak untuk menganggarkan bilangan/ukuran panel PV, dan rancang tempat letak untuk inverter, pemindah, dan bank bateri.
Pertimbangan Atap: Untuk atap yang condong, ambil nota sudut kemiringan dan gunakan pemontokan yang sesuai untuk memaksimumkan insiden solar (idealnya tegak lurus kepada panel).
Pelan Rute Kabel: Rancang rute kabel (yang menghubungkan inverter, bank bateri, pengawal cas, dan array PV) untuk mengurangkan penggunaan kabel dan jatuh volt, mengimbangi kecekapan dan kos.
Penilaian Sumber Tenaga Solar:
Data Insolation: Ukur atau dapatkan (dari stesen meteorologi) tenaga solar yang diterima, menggunakan kilowatt-jam per meter persegi per hari (kWh/m²/day) atau Jam Sun Puncak Harian (PSH, jam dengan penyinaran purata 1000 W/m²).
Metrik Utama: Gunakan PSH untuk pengiraan mudah (bezakan daripada "jam sinaran purata," yang mencerminkan tempoh bukan tenaga). Terima nilai bulanan purata insolation yang terendah untuk memastikan kebolehpercayaan sistem semasa tempoh matahari rendah.
Pertimbangan untuk Sistem PV Berdiri Sendiri
1. Pengiraan Permintaan Tenaga
Saiz sistem bergantung pada permintaan beban, dihitung sebagai:
Permintaan tenaga harian (Wh) = Jumlah (penarafan kuasa alat dalam watt × jam operasi harian).
Gunakan permintaan harian tertinggi untuk mengimbangi kebolehpercayaan dan kos (memastikan operasi semasa penggunaan puncak, walaupun ini meningkatkan kos sistem).
2. Penentuan Saiz Inverter & Pengawal Cas
Inverter: Dinilai 25% lebih tinggi daripada jumlah beban (untuk mengambil kira kerugian).
Contoh: Untuk beban 2400W, inverter 3000W (2400W × 1.25) diperlukan.
Pengawal Cas: Rating arus = 125% daripada arus pendek panel PV (faktor keselamatan).
Contoh: 4 panel dengan arus pendek 10A memerlukan pengawal 50A (4×10A ×1.25).
Nota: Pengawal MPPT mengikuti spesifikasi pembuat.
3. Tenaga Harian ke Inverter
Ambil kira kecekapan inverter (contohnya, 90%):
4. Voltan Sistem
Ditentukan oleh voltan bateri (biasanya 12V, 24V, dll.), dengan voltan yang lebih tinggi mengurangkan kerugian kabel. Contoh: sistem 24V.
5. Penentuan Saiz Bateri
Parameter utama: kedalaman pelepasan (DOD), hari autonomi, dan voltan sistem.
Kapasiti boleh digunakan = Ah bateri × DOD.
Kapasiti cas yang diperlukan = Tenaga dari bateri / voltan sistem.
Contoh: 3000Wh dari bateri dalam sistem 24V → 125Ah diperlukan.
Untuk bateri 12V, 100Ah (70% DOD):
Oleh itu, secara keseluruhan akan ada empat bateri 12 V, 100 Ah. Dua dihubungkan secara bersiri dan dua dihubungkan secara selari. Kapasiti bateri yang diperlukan juga boleh didapati melalui formula berikut.
Penentuan Saiz Array PV
Kapasiti array PV total (W): Dihitung menggunakan jam sun puncak harian terendah (atau Faktor Penjanaan Panel, PFG) dan permintaan tenaga harian:
Wₚₑₐₖ total = (Permintaan tenaga harian (Wh) / PFG) × 1.25 (faktor penskalaan untuk kerugian).
Bilangan modul: Bahagikan Wₚₑₐₖ total dengan kuasa penarafan panel tunggal (contohnya, 160W).
Contoh: Untuk permintaan 3000Wh harian dan PFG = 3.2, Wₚₑₐₖ total = 3000 / 3.2 ≈ 931W. Dengan panel 160W, 6 modul diperlukan (931 / 160 ≈ 5.8, dibundarkan ke atas).
Faktor kerugian (untuk menyesuaikan PFG): Termasuk sudut cahaya matahari (5%), titik kuasa maksimum tidak maksimal (10%, dikecualikan untuk MPPT), kotor (5%), usia (10%), dan suhu tinggi (>25°C, 15%).
Penentuan Saiz Kabel
Pertimbangan utama: kapasiti arus, jatuh volt minimal (<2%), kerugian resistif, ketahanan cuaca (tahan air/UV).
Formula luas rentas:
A = (ρ × Iₘ × L / VD) × 2
(ρ = resistiviti, Iₘ = arus maksimum, L = panjang kabel, VD = jatuh volt yang dibenarkan).
Imbang: Elakkan pengecilan (kerugian tenaga/kemalangan) atau pengebesaran (ketidakefisienan kos). Gunakan pemutus litar dan konektor yang sesuai.
