როგორ გამოვთვალოთ შესაბამისი კონფიგურაცია თქვენი მცირე ზომის ელექტროგადამცემი სისტემისთვის?

ოდესმე გიფიქრიათ საკუთარი მზის ენერგიის სისტემის გამოყენებაზე მთის ქოხში, სათევზაო ნავში ან ავტოფურგონში, რათა თავი დააღწიოთ საზოგადოებრივ ელექტრო ქსელზე დამოკიდებულებას?

სინამდვილეში, ეს მხოლოდ ინჟინრებს არ შეუძლიათ. თუ რამდენიმე ძირითად ნაბიჯსა და ფორმულას დაეუფლებით, შეგიძლიათ გამოთვალოთ შესაბამისი კონფიგურაცია თქვენი მცირე ზომის, ქსელიდან გამორთული ფოტოელექტრული სისტემისთვის.

ქსელისგან გამორთული მზის სისტემა გულისხმობს დამოუკიდებელ სისტემას, რომელიც არ არის დამოკიდებული საზოგადოებრივ ქსელზე და ელექტროენერგიის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად მთლიანად ეყრდნობა ფოტოელექტრულ ენერგიის გენერაციას და ბატარეებში დაგროვებას. ის იდეალურია შორეულ მთიან რაიონებში, კუნძულებზე, საძოვრულ რეგიონებში, ავტოფურგონებში, სათევზაო ნავებში და სხვა ადგილებში, სადაც ქსელის ენერგომომარაგება არასტაბილურია.

ქვემოთ, ჩვენ გაგიწევთ კონსულტაციას ოთხ ნაბიჯში, რათა გამოვთვალოთ საჭირო კონფიგურაცია.

ნაბიჯი 1: განსაზღვრეთ ფოტოელექტრული მოდულის სიმძლავრე

ფოტოელექტრული პანელების (მზის პანელების) სიმძლავრე განსაზღვრავს, თუ რამდენ ელექტროენერგიას გამოიმუშავებს თქვენი სისტემა.

გაანგარიშების ძირითადი მიდგომაა: პირველ რიგში, განსაზღვრეთ ელექტროენერგიის დღიური მოთხოვნა, შემდეგ კი გააერთიანეთ იგი ადგილობრივ კლიმატურ პირობებთან (განსაკუთრებით მზის სხივების ხანგრძლივობასთან) ფოტოელექტრული პანელების მთლიანი სიმძლავრის დასადგენად.

ფორმულა:

მოდულის სიმძლავრე = (ელექტროენერგიის დღიური მოთხოვნა × უწყვეტი მოღრუბლული დღის ჭარბი კოეფიციენტი) ÷ (ადგილობრივი მზის საათების საშუალო რაოდენობა × სისტემის ეფექტურობა)

* ელექტროენერგიის დღიური მოხმარება: ეს შეიძლება გამოითვალოს ყველა მოწყობილობის ნომინალური სიმძლავრის მათი გამოყენების დროზე გამრავლებით.

მაგალითად, LED განათება 10W × 5 საათი = 50Wh, მაცივარი 60W × 24 საათი = 1440Wh.

* უწყვეტი მოღრუბლული დღის ჭარბი კოეფიციენტი: თანმიმდევრული მოღრუბლული დღეების განმავლობაში არასაკმარისი ელექტროენერგიის გამომუშავების ასახსნელად, ეს კოეფიციენტი, როგორც წესი, 1.1-დან 1.3-მდეა დადგენილი.

* ადგილობრივი საშუალო დღიური მზის ნათების საათები: ეს შეიძლება მიღებულ იქნას ადგილობრივი მეტეოროლოგიური მონაცემებიდან. მაგალითად, პეკინში დღეში საშუალოდ დაახლოებით 4 საათია მზის ნათება, ხოლო ჰაინანში შესაძლოა 5 საათზე მეტი იყოს.

* სისტემის ეფექტურობა: ეს ითვალისწინებს კაბელის დანაკარგებს, კონტროლერის ეფექტურობას, ინვერტორის დანაკარგებს და ა.შ. და ზოგადად დაყენებულია 0.75-დან 0.8-მდე.

მაგალითად:

თუ ვივარაუდებთ, რომ თქვენი დღიური ელექტროენერგიის მოხმარება 3,000 ვტ/სთ-ია, ადგილობრივი საშუალო დღიური მზის ნათების საათები 4.5 საათია, სისტემის ეფექტურობა 0.78-ია, ხოლო უწყვეტი წვიმიანი დღეების კოეფიციენტი 1.2-ია:

მოდულის სიმძლავრე = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

ეს ნიშნავს, რომ თქვენ უნდა დაამონტაჟოთ დაახლოებით 1 კვტ სიმძლავრის ფოტოელექტრული პანელები, მაგალითად, ოთხი 250 ვატიანი მოდული.

ნაბიჯი 2: ქსელისგან გამორთული ინვერტორის სიმძლავრის განსაზღვრა

ინვერტორი ფოტოელექტრული პანელებიდან ან აკუმულატორებიდან გამომავალ მუდმივ დენს (DC) გარდაქმნის ცვლად დენად (AC), რომელიც გამოიყენება ჩვეულებრივი საყოფაცხოვრებო ტექნიკის მიერ.

მისი სიმძლავრე საკმარისი უნდა იყოს თქვენი მაქსიმალური მყისიერი სიმძლავრის მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად, განსაკუთრებით ინდუქციური დატვირთვების (ძრავით მომუშავე მოწყობილობების) შემომავალი დენის გათვალისწინებით.

ფორმულა:

ინვერტორის სიმძლავრე = (რეზისტენტული დატვირთვის სრული სიმძლავრე + ინდუქციური დატვირთვის სრული სიმძლავრე × 5) × მარჟის კოეფიციენტი ÷ სიმძლავრის კოეფიციენტი

* რეზისტენტული დატვირთვები: რეზისტენტული მოწყობილობები, როგორიცაა ნათურები, ელექტრო ჩაიდნები და ღუმელები.

* ინდუქციური დატვირთვები: მოწყობილობები ძრავებით ან კომპრესორებით, როგორიცაა მაცივრები, წყლის ტუმბოები, კონდიციონერები და ა.შ. გაშვებისას მყისიერი სიმძლავრე შეიძლება იყოს ნომინალურ სიმძლავრეზე 5-7-ჯერ მეტი.

* უსაფრთხოების კოეფიციენტი: როგორც წესი, დაყენებულია 1.2–1.5-ზე, ზღვრის უზრუნველსაყოფად.

* სიმძლავრის კოეფიციენტი: როგორც წესი, დაყენებულია 0.8–0.9-ზე.

მაგალითი:

თუ ვივარაუდებთ, რომ გაქვთ 200 ვატიანი ნათურა (რეზისტენტული დატვირთვა), 100 ვატიანი მაცივარი (ინდუქციური დატვირთვა), 1.3 მარჟის კოეფიციენტი და 0.85 სიმძლავრის კოეფიციენტი:

ინვერტორის სიმძლავრე = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 ვატი

დაგჭირდებათ ინვერტორი მინიმუმ 1.1 კვტ სიმძლავრით, ხოლო მეტი სტაბილურობისთვის რეკომენდებულია 1.5 კვტ მოდელის არჩევა.

ნაბიჯი 3: ბატარეის სიმძლავრის განსაზღვრა

აკუმულატორი წარმოადგენს ქსელიდან გამორთული სისტემის „ენერგიის დაგროვებას“ და ღამით ან მოღრუბლულ დღეებში გამოყენებული ელექტროენერგია ძირითადად მისგან მოდის. სიმძლავრე დამოკიდებულია უწყვეტი კვების წყაროს საჭიროების დღეების რაოდენობაზე და ელექტროენერგიის დღიურ მოხმარებაზე.

ფორმულა:

აკუმულატორის მოცულობა (Ah) = (ელექტროენერგიის დღიური მოხმარება × მოღრუბლულ დღეებში ენერგომომარაგების დღეების რაოდენობა) ÷ (განმუხტვის სიღრმე × დატენვის/განმუხტვის ეფექტურობა × აკუმულატორის ძაბვა)

* განმუხტვის სიღრმე (DOD): ტყვიის მჟავას აკუმულატორებისთვის რეკომენდებულია 0.5–0.6 DOD; ლითიუმის აკუმულატორებისთვის მისაღებია 0.8–0.9 DOD.

* დამუხტვის/განმუხტვის ეფექტურობა: როგორც წესი, დაყენებულია 0.85–0.9-ზე.

* აკუმულატორის ძაბვა: გავრცელებული ძაბვებია 12 ვ, 24 ვ და 48 ვ; უფრო მაღალი სიმძლავრის მოთხოვნებისთვის რეკომენდებულია უფრო მაღალი ძაბვები.

მაგალითი:

თუ ვივარაუდებთ, რომ ყოველდღიურად მოიხმართ 3000 ვატ/სთ-ს და გსურთ, რომ 2 დღის განმავლობაში გქონდეთ ენერგია მოღრუბლულ ამინდში, 48 ვოლტიანი ლითიუმის აკუმულატორის გამოყენებით (DOD=0.9, ეფექტურობა=0.9):

აკუმულატორის ტევადობა = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 აჰ

დაგჭირდებათ 48 ვოლტიანი 154 ამპერ-საათიანი (დაახლოებით 7.4 კვტ-საათიანი) აკუმულატორის ბლოკი.

ნაბიჯი 4: კონტროლერის სპეციფიკაციების განსაზღვრა

ფოტოელექტრული კონტროლერი არეგულირებს დატენვის პროცესს ფოტოელექტრული მოდულებიდან აკუმულატორამდე.

მისი სპეციფიკაციები ძირითადად დამოკიდებულია მაქსიმალურ შეყვანის დენზე, რომელიც გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:

ფორმულა:

კონტროლერის შეყვანის დენი = ფოტოელექტრული მოდულების მაქსიმალური სიმძლავრე ÷ აკუმულატორის ძაბვა

მაგალითად, თუ თქვენს ფოტოელექტრულ პანელებს აქვთ 1000 ვატიანი სიმძლავრე და აკუმულატორის ძაბვა 48 ვოლტია:

კონტროლერის შეყვანის დენი = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

ამიტომ, თქვენ უნდა აირჩიოთ კონტროლერი, რომლის შეყვანის დენი 21 ა-ზე მეტია, როგორც წესი, MPPT ტიპის (უფრო მაღალი ეფექტურობა, უფრო ხელსაყრელი ღრუბლიან დღეებში).

პრაქტიკული რჩევები

1. გაითვალისწინეთ ზღვარი: აღჭურვილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობა და ოპერაციული სტაბილურობა დამოკიდებულია შესაბამის სარეზერვო დიზაინზე; ნუ დააფიქსირებთ პარამეტრებს ძალიან მკაცრად.
2. MPPT კონტროლერები PWM-ზე უკეთესია: მიუხედავად იმისა, რომ MPPT კონტროლერები ოდნავ უფრო ძვირია, ისინი უფრო მაღალ ენერგოეფექტურობას გვთავაზობენ, განსაკუთრებით არასტაბილური განათების პირობებში.
3. უპირატესობა მიანიჭეთ ლითიუმ-იონურ აკუმულატორებს: ისინი კომპაქტური, მსუბუქი და ღრმა განმუხტვის უნარით გამოირჩევა, რაც გრძელვადიან პერსპექტივაში ხარჯების დაზოგვას უზრუნველყოფს.
4. მომავალი გაფართოების დაგეგმვა: თუ მომავალში მეტი ტექნიკის დამატებას გეგმავთ, უზრუნველყავით საკმარისი ინტერფეისის სიმძლავრე როგორც ფოტოელექტრული სისტემისთვის, ასევე აკუმულატორებისთვის.

მცირე ზომის, ქსელიდან გამორთული ფოტოელექტრული სისტემის დიზაინის არსი მდგომარეობს კონფიგურაციის ზუსტად გამოთვლაში ფაქტობრივი საჭიროებების საფუძველზე და არა უბრალოდ „რამდენიმე პანელისა და აკუმულატორის ყიდვაში“ და საქმის დასრულებაში.

დაეუფლეთ ამ 4 ფორმულას:

1. ფოტოელექტრული მოდულის სიმძლავრის ფორმულა
2. ინვერტორული სიმძლავრის ფორმულა
3. ბატარეის სიმძლავრის ფორმულა
4. კონტროლერის შეყვანის დენის ფორმულა

შემდეგ შეგიძლიათ გამოთვალოთ კონფიგურაცია მცირე ზომის, ქსელიდან გამორთული სისტემისთვის, რომელიც როგორც საკმარისი, ასევე სტაბილურია.

პირველად დიზაინის შექმნისას, ფორმულის შედეგების საფუძველზე შეგიძლიათ დაამატოთ დამატებით 10%-20%-იანი ზღვარი, რაც უფრო მეტ მოქნილობას მოგცემთ ამინდის ცვლილებებისა და აღჭურვილობის გაფართოების მართვაში.