Paano Magdisenyo at I-install ang Isang Nakatayo sa Sarili na Solar PV System

Pagdidisenyo at Pag-install ng Mga Sistema ng Solar PV

Ang modernong lipunan ay umaasa sa enerhiya para sa pang-araw-araw na pangangailangan tulad ng industriya, pana-panahon, transportasyon, at agrikultura, kung saan karamihan ay nasasakop ng mga hindi muling napupunlansing mapagkukunan (coal, oil, gas). Gayunpaman, ang mga ito ay nagdudulot ng pinsala sa kapaligiran, hindi pantay-pantay ang pagkakaibayo, at nakakaranas ng pagbabago ng presyo dahil sa limitadong supply—na nagpapataas ng demand para sa renewable energy.

Ang solar energy, na may sapat na supply at kayang sumapat sa global na pangangailangan, ay naging prominent. Ang mga standalone PV systems (Fig 1) ay nagbibigay ng independensiya mula sa utilities. Sa ibaba ay isang buod ng kanilang pagplano, pagdidisenyo, at pag-install para sa pagbuo ng kuryente.

Pagplano ng isang Standalone PV System
Pagsusuri ng Lokasyon & Survey:

• Minimization ng Liwanag: Siguraduhin na ang site ng pag-install (sa bubong o lupa) ay malayo sa mga istraktura na nagshade, at walang paparating na konstruksyon na makakablock ng solar radiation.

• Laki ng Pook: Tuklasin ang area ng site upang tantiyahin ang bilang/laki ng mga PV panels, at plano ang placement para sa inverters, converters, at battery banks.

• Pagsusuri ng Bubong: Para sa mga tilted roofs, tandaan ang tilt angle at gamitin ang tamang mounting upang i-maximize ang solar incidence (ideally perpendicular to panels).

• Ruta ng Cable: Plano ang mga ruta ng cables (nagko-connect sa inverter, battery bank, charge controller, at PV array) upang i-minimize ang paggamit ng cable at voltage drop, balancing efficiency at cost.

Pagsusuri ng Solar Energy Resource:

• Insolation Data: Sukatin o kunin (mula sa meteorological stations) ang natanggap na solar energy, gamit ang kilowatt-hours per square meter per day (kWh/m²/day) o daily Peak Sun Hours (PSH, oras na may average irradiance ng 1000 W/m²).

• Key Metric: Gamitin ang PSH para sa simplified calculations (i-distinguish mula sa "mean sunshine hours," na nagpapakita ng duration kaysa sa enerhiya). I-adopt ang pinakamababang monthly mean insolation upang matiyak ang reliabilidad ng sistema sa panahon ng mababang araw.

Pagsusuri para sa Standalone PV Systems
1. Pagkalkula ng Demand ng Enerhiya

Ang laki ng sistema ay depende sa demand ng load, na kinalkula bilang:

• Daily energy demand (Wh) = Sum ng (power rating ng appliance sa watts × daily operating hours).

• Gamitin ang pinakamataas na daily demand upang balansehin ang reliabilidad at cost (matitiyak ang operasyon sa panahon ng peak usage, bagama't ito ay nagdudulot ng taas ng cost ng sistema).

2. Sizing ng Inverter & Charge Controller

• Inverter: Rated 25% mas mataas kaysa sa total load (para sa losses).
  Halimbawa: Para sa 2400W load, kailangan ng 3000W inverter (2400W × 1.25).

• Charge Controller: Current rating = 125% ng short-circuit current ng PV panel (safety factor).
  Halimbawa: 4 panels na may 10A short-circuit current nangangailangan ng 50A controller (4×10A ×1.25).
  Note: MPPT controllers sundin ang specifications ng manufacturer.

3. Daily Energy to Inverter

I-account ang inverter efficiency (halimbawa, 90%):

• Enerhiyang ibinibigay ng battery sa inverter = Total load energy / efficiency.
  Halimbawa: 2700Wh load → 3000Wh (2700 / 0.9) mula sa battery.

4. System Voltage

Nakadepende sa battery voltage (karaniwang 12V, 24V, etc.), kung saan ang mas mataas na voltages ay nagrereduce ng cable loss. Halimbawa: 24V system.

5. Battery Sizing

Mga key parameters: depth of discharge (DOD), autonomy days, at system voltage.

• Usable capacity = Battery Ah × DOD.

• Required charge capacity = Enerhiya mula sa battery / system voltage.
  Halimbawa: 3000Wh mula sa battery sa 24V system → 125Ah ang kailangan.

• Para sa 12V, 100Ah batteries (70% DOD):

• Number of batteries = 125Ah / (100Ah × 0.7) ≈ 2 (rounded up).

• Connect 2 batteries in series to achieve 24V system voltage.

Kaya, sa kabuuan, magkakaroon ng apat na batteries ng 12 V, 100 Ah. Dalawa ay connected in series at dalawa ay connected in parallel. Ang required capacity ng batteries ay maaaring matukoy gamit ang sumusunod na formula.

Sizing ng PV Array

• Total PV array capacity (W): Kinalkula gamit ang pinakamababang daily peak sun hours (o Panel Generation Factor, PFG) at daily energy demand:
  Total Wₚₑₐₖ = (Daily energy demand (Wh) / PFG) × 1.25 (scaling factor for losses).

• Number of modules: Hatiin ang total Wₚₑₐₖ sa rated power ng single panel (halimbawa, 160W).

  Halimbawa: Para sa 3000Wh daily demand at PFG = 3.2, total Wₚₑₐₖ = 3000 / 3.2 ≈ 931W. Sa 160W panels, kailangan ng 6 modules (931 / 160 ≈ 5.8, rounded up).

• Loss factors (to adjust PFG): Kasama ang sunlight angle (5%), non-max power point (10%, excluded for MPPT), dirt (5%), aging (10%), at high temperature (>25°C, 15%).

Sizing ng Cables

• Mga key considerations: Current capacity, minimal voltage drop (<2%), resistive losses, weather resistance (water/UV proof).

• Cross-sectional area formula:
  A = (&rho; &times; Iₘ &times; L / VD) &times; 2
  (&rho; = resistivity, Iₘ = max current, L = cable length, VD = permissible voltage drop).

• Balance: Iwasan ang undersizing (energy loss/accidents) o oversizing (cost inefficiency). Gumamit ng appropriate circuit breakers at connectors.