راهنمای کامل انجام محاسبات و آموزش نصب پنل خورشیدی

در این قسمت می توانید یک راهنمای کامل در مورد طراحی و نصب پنل خورشیدی، محاسبه تعداد پنل های خورشیدی، محاسبه درجه بندی باتری / زمان پشتیبانی، محاسبه درجه بندی وارون گر / UPS، بار و قدرت مورد نیاز به وات را مطالعه کنید. این راهنما همچنین دارای مدار ها، نمودارهای سیم کشی و نمونه های حل شده است. هر کس که از مراحل پایین پیروی کند می تواند پنل های خورشیدی را در خانه نصب کند.

با خواندن این مقاله شما قادر خواهید بود موارد زیر را انجام دهید:

محاسبه تعداد پنل های خورشیدی

محاسبه درجه بندی پنل های خورشیدی

محاسبه درجه بندی باتری ها برای سیستم پنل خورشیدی

محاسبه زمان پشتیبانی باتری ها

محاسبه جریان مورد نیاز و جریان شارژ دهی باتری

محاسبه زمان شارژ باتری

محاسبه درجه بندی کنترلر شارژ

محاسبه میزان قدرت پنل خورشیدی مورد نیاز

اتصال سری یا موازی پنل خورشیدی

چگونه پنل خورشیدی مناسب را برای خانه انتخاب کنیم

درجه بندی UPS و وارون گر برای نیاز بار و خیلی بیشتر …

بیایید شروع کنیم:

فرض کنید می خواهیم یک سیستم برق خورشیدی در خانه خود برای بار کلی ۸۰۰ وات نصب کنیم که در آن زمان پشتیبانی لازم برای باتری ۳ ساعت است (این فقط یک نمونه برای محاسبه است و می توانید عدد دلخواه خود را استفاده کنید)

بار = ۸۰۰ وات

زمان پشتیبانی لازم برای باتری ها = ۳ ساعت

چه چیز هایی باید بدانیم؟

درجه بندی وارون گر / UPS =؟

تعداد باتری ها برای نیروی پشتیبان =؟

تعداد ساعات پشتیبانی باتری ها =؟

اتصال سری یا موازی برای باتری ها =؟

جریان شارژ برای باتری ها =؟

زمان شارژ برای باتری ها =؟

تعداد پنل خورشیدی مورد نیاز =؟

اتصال سری یا موازی پنل های خورشیدی =؟

درجه بندی کنترلر شارژ =؟

راه حل:

وارون گر / UPS:

درجه بندی وارون گر / UPS باید بیش تر از ۲۵ درصد کل بار باشد (به منظور در نظر گرفتن بار آینده و خسارت های احتمالی)

(۲۵/۱۰۰)*۸۰۰ = ۲۰۰ وات

بار ما + ۲۵% نیروی بیشتر = ۸۰۰+۲۰۰ = ۱۰۰۰ وات

این درجه بندی UPS (وارون گر) است، یعنی ما برای نصب پنل خورشیدی براساس نیاز خود (براساس محاسبات) به یک UPS / وارون گر ۱۰۰۰ واتی نیاز داریم.

تعداد باتری های مورد نیاز

زمان پشتیبانی مورد نیاز باتری ها = ۳ ساعت

فرض کنید که ما می خواهیم باتری های ۱۰۰ آمپرساعت ۱۲ ولتی را نصب کنیم،

۱۲ ولت  * ۱۰۰ آمپر ساعت  = ۱۲۰۰ وات ساعت

حال برای یک باتری (یعنی زمان پشتیبانی یک باتری)

۸۰۰ وات / ۱۲۰۰ وات ساعت = ۱٫۵ ساعت

اما زمان پشتیبانی مورد نیاز ما ۳ ساعت است.

بنابراین، ۳ تقسیم بر ۱.۵ مساوی است با ۲ یعنی ما باید دو باتری که هر یک ۱۰۰ آمپر ساعت و ۱۲ ولتی هستند متصل کنیم.

تعداد ساعات پشتیبانی باتری ها

اگر تعداد باتری ها داده شده است، و شما می خواهید زمان پشتیبان این باتری ها را بدانید، می توانید از این فرمول برای محاسبه تعداد ساعات پشتیبانی باتری ها استفاده کنید.

۱۲۰۰ وات ساعت * ۲ باتری = ۲۴۰۰ وات ساعت

۸۰۰ وات / ۲۴۰۰ وات ساعت = ۳ ساعت

در سناریوی اول، ما از سیستم وارون گر ۱۲ ولتی استفاده خواهیم کرد، بنابراین، باید دو باتری (هر یک از ۱۲ ولت و ۱۰۰ آمپر ساعت) را به صورت موازی متصل کنیم. اما سوالاتی که مطرح می شود این است:

زمان شارژ باتری چقدر است؟ باتری ها اتصال سری داشته باشند یا موازی؟

از آنجا که این یک سیستم وارون گر ۱۲ ولتی است، اگر باتری ها را به جای موازی به صورت سری متصل کنیم، آنگاه درجه بندی ولتاژ باتری ها به صورت زیر خواهد بود:

V = V1 + V2 بنابراین با توجه به این که  V1=V2=12 خواهیم داشت:

V = ولت ۲۴ در حالی که درجه بندی جریان یکسان (همان ۱۰۰ آمپر ساعت) خواهد بود.

بهتر است بدانید: در مدارهای سری، جریان در هر بخش یا سیم مشابه است در حالی که ولتاژ متفاوت است، یعنی ولتاژ ها جمع پذیر هستند (V1+V2+V3….Vn)

به همین دلیل است که ما باتری ها را به صورت موازی متصل می کنیم، چون ولتاژ باتری ها (۱۲ ولت) یکسان باقی می ماند، در حالی که نرخ (آمپر / ساعت) افزایش خواهد یافت. یعنی سیستم ۱۲ ولتی و ۲۰۰ آمپر ساعتی خواهد بود.

خوب است بدانید: در اتصال های موازی، ولتاژ در هر سیم یا بخش مشابه خواهد بود، در حالی که جریان متفاوت خواهد بود. یعنی جریان جمع پذیر است (I1+I2+I3…+In)

ما اکنون ۲ باتری را به صورت موازی متصل می کنیم (هر یک ۱۰۰ آمپرساعت، ۱۲ ولت)

در نتیجه خواهیم داشت:

۱۲V, 100 Ah + 100 Ah = 12V, 200 Ah

بهتر است بدانید: قدرت به وات در هر پیکربندی مدار مقاومتی جمع پذیر است (P Total= P1 + P2 + P3. . . Pn) بدون در نظر گرفتن هدر رفتن انرژی هنگام اتصال.

جریان شارژ دهی برای باتری ها

حالا جریان شارژ دهی مورد نیاز برای این دو باتری را محاسبه می کنیم.

(جریان شارژ دهی باید یک دهم آمپر ساعت باتری باشد)

۲۰۰ آمپر ساعت x (1/10) = 20 آمپر

زمان شارژ مورد نیاز برای باتری

فرمول زمان شارژ برای یک باتری اسید سرب به شرح زیر است:
زمان شارژ باتری = باتری Ah / جریان شارژ دهی
T = آمپر ساعت / آمپر

برای مثال، برای یک باتری ۱۲ ولتی ۱۰۰ آمپرساعتی، زمان شارژ مساوی است با:

T = آمپر ساعت / A = 100 آمپر ساعت / ۱۰ آمپر = ۱۰ ساعت (در شرایط ایده آل)

به علت برخی از تلفات (عنوان شده است که در طول زمان شارژ باتری ۴۰ درصد تلفات رخ می دهد)، به این ترتیب، ما به جای جریان ۱۰ آمپری از جریان ۱۰-۱۲ آمپر استفاده می کنیم ، به این ترتیب، زمان شارژ مورد نیاز برای یک باتری ۱۲ ولتی و ۱۰۰ آمپر ساعتی به این صورت خواهد بود:

رتبه بندی باتری = ۱۴۰ Ah خواهد بود

حال جریان شارژ دهی مورد نیاز برای باتری به شرح زیر خواهد بود:

۱۴۰ آمپر ساعت / ۱۲ آمپر = ۱۱٫۶ ساعت

تعداد پنل های خورشیدی مورد نیاز (سری یا موازی؟)

اکنون تعداد مورد نیاز از پنل های خورشیدی را برای سیستم بالا محاسبه می کنیم.

سناریو ۱: اتصال برق DC متصل نیست = فقط باتری در حال شارژ است

ما فرمول معروف قدرت (DC) را می دانیم:

P = VI (قدرت = ولتاژ x جریان)

با قرار دادن مقادیر باتری ها و جریان شارژ دهی به مقدار زیر می رسیم:

P = 12 ولت x 20 آمپر

P = 240 وات

این مقدار توان مورد نیاز پنل خورشیدی است (فقط برای شارژ باتری، و سپس باتری برق را برای بار تامین می کند یعنی بار مستقیم به پنل های خورشیدی متصل نیست)

بنابر این:

۲۴۰ وات / ۶۰ وات = ۴ پنل خورشیدی

بنابراین، ما ۴ پنل خورشیدی (هر یک ۶۰ وات، ۱۲ ولت، ۵ آمپر) را به طور موازی متصل خواهیم کرد.

شکل: نمودار مدار محاسبه بالا برای نصب پنل خورشیدی (پنل های خورشیدی فقط برای شارژ باتری)

محاسبات و سیستم بالا تنها برای شارژ باتری بود، و سپس باتری برق را برای بار مورد نظر و سپس برای لوازم الکتریکی AC، که برق را از طریق وارون گر می گیرند، و بارهای DC که از طریق کنترلر شارژ آن را دریافت می کنند (از طریق باتری های شارژ شده)، تامین می کند.

سناریو ۲: بار DC همزمان با شارژ باتری متصل است

حال فرض کنید که یک بار ۱۰ آمپری به طور مستقیم از طریق وارون گر به پنل متصل است ( یا ممکن است بار DC از طریق کنترلر شارژ باشد). در طول تابش آفتاب، پنل خورشیدی ۱۰ آمپر را به طور مستقیم به بار متصل شده و ۲۰ آمپر را به باتری در حال شارژ ارائه می دهد، یعنی پنل های خورشیدی باتری را شارژ می کنند و ۱۰ آمپر را نیز به بار تحویل می دهند.

در مورد بالا، مجموع جریان مورد نیاز مساوی است با ده + بیست = ۳۰ A

پس I = 30 A ، بنابراین نیروی مورد نیاز برابر است با:

P = V x I = 12 ولت x 30 آمپر = ۳۶۰ وات

یعنی ما یک سیستم ۳۶۰ واتی را برای مثال بالا نیاز داریم (این هم برای بار مستقیم و هم شارژ باتری می باشد)

حال تعداد پنل های خورشیدی که نیاز داریم به شرح زیر خواهد بود:

۳۶۰/۶۰ وات = ۶

بنابراین، ما باید ۶ عدد پنل خورشیدی را به صورت موازی (هر یک ۶۰ وات، ۱۲ ولت، ۵ آمپر) به هم وصل کنیم.

شکل: نمودار مدار برای محاسبه بالا برای نصب پنل خورشیدی (پنل های خورشیدی فقط برای شارژ باتری + بار مستقیم وصل شده).

درجه بندی کنترلر شارژ

همانطور که در بالا ذکر شد، جریان شارژ دهی برای یک باتری ۲۰۰ آمپر ساعت ۲۰-۲۲ آمپر است. اگر ۲۲ آمپر برای شارژ باتری و ۱۰ آمپر برای بار مستقیم DC در نظر بگیریم، بنابراین ما می توانیم از یک کنترلر شارژ در حدود ۳۰-۳۲ آمپر استفاده کنیم.

توجه: محاسبات بالا بر اساس حالت های ایده آل است، بنابراین توصیه می شود که همیشه یک پنل خورشیدی را انتخاب کنید که اندکی بزرگتر از نیاز شما است، زیرا در هنگام شارژ باتری از طریق پنل خورشیدی همیشه تلفاتی وجود دارد، همچنین نور خورشید همیشه در حالت ایده آل نیست.