آموزش طراحی برق خورشیدی:
طراحی برق خورشیدی (سیستم خورشیدی) به دانش فنی و بررسی نیازهای مصرف‌کننده وابسته است. این کار شامل انتخاب تجهیزات مناسب، محاسبات دقیق و در نظر گرفتن شرایط محل نصب است. در ادامه، مراحل طراحی یک سیستم خورشیدی را به‌صورت گام‌به‌گام به شما توضیح داده می‌شود.
مرحله ۱: تعیین نیازهای مصرفی برقنخستین گام در طراحی یک سیستم خورشیدی، مشخص کردن مقدار انرژی مورد نیاز مصرف‌کننده است.
این کار شامل موارد زیر است:
۱. شناسایی تجهیزات مصرفی
لیستی از وسایل برقی که قرار است توسط سیستم برق خورشیدی تغذیه شوند، تهیه کنید. این لیست باید شامل موارد زیر باشد:
- نوع وسیله: (مانند لامپ، یخچال، تلویزیون، پمپ آب و غیره)
- توان مصرفی هر وسیله (بر حسب وات)
- مدت زمان استفاده روزانه هر وسیله (بر حسب ساعت)
۲. محاسبه انرژی مصرفی کل
برای محاسبه انرژی مصرفی روزانه، از فرمول زیر استفاده کنید:
انرژی مصرفی (وات‌ساعت) = توان مصرفی وسیله (وات) × مدت زمان استفاده روزانه (ساعت)
سپس، انرژی مصرفی تمام وسایل را جمع کنید تا مقدار کل انرژی روزانه به دست آید. این مقدار بر حسب وات‌ساعت (Wh) یا کیلووات‌ساعت (kWh) بیان می‌شود.
مثال:
فرض کنید می‌خواهید یک خانه کوچک را با سیستم خورشیدی تأمین کنید. مصرف روزانه شامل موارد زیر است:
- ۴ لامپ LED با توان ۱۰ وات و استفاده ۵ ساعت در روز.
- یک یخچال ۱۰۰ وات با استفاده ۲۴ ساعت در روز.
- یک تلویزیون ۵۰ وات با استفاده ۳ ساعت در روز.
محاسبات به این صورت است:
- انرژی لامپ‌ها:( ۴ × ۱۰ × ۵ = ۲۰۰ وات‌ساعت
- انرژی یخچال:( ۱۰۰ × ۲۴ = ۲۴۰۰ وات‌ساعت
- انرژی تلویزیون:( ۵۰ × ۳ = ۱۵۰ وات‌ساعت
کل انرژی مصرفی روزانه:
۲۰۰ + ۲۴۰۰ + ۱۵۰ = ۲۷۵۰ وات‌ساعت
مرحله ۲: محاسبه ظرفیت پنل‌های خورشیدی
۱. تعیین تابش خورشیدی روزانه
تابش خورشیدی روزانه (Peak Sun Hours) مقدار انرژی خورشیدی است که در طول روز به زمین می‌رسد. این مقدار به موقعیت جغرافیایی و فصل سال بستگی دارد. برای ایران، این مقدار معمولاً بین ۳ تا ۶ ساعت در روز است.
۲. محاسبه توان پنل‌های خورشیدی
برای تأمین انرژی روزانه، از فرمول زیر استفاده کنید:
ظرفیت مورد نیاز پنل‌ها (وات) = انرژی مصرفی روزانه (وات‌ساعت) ÷ تابش خورشیدی (ساعت)
برای مثال، اگر انرژی مصرفی روزانه ۲۷۵۰ وات‌ساعت باشد و تابش خورشیدی روزانه ۵ ساعت باشد:
ظرفیت پنل = ۲۷۵۰ ÷ ۵ = ۵۵۰ وات
بنابراین، باید پنل‌هایی با توان مجموع ۵۵۰ وات انتخاب شوند. اگر از پنل‌های ۲۷۵ واتی استفاده شود، به ۲ پنل نیاز دارید.
۳. در نظر گرفتن تلفات سیستم
به دلیل تلفات در کابل‌ها، اینورتر و سایر تجهیزات، معمولاً یک ضریب اطمینان (۱۰ تا ۳۰ درصد) به توان محاسبه‌شده اضافه می‌شود. بنابراین، ظرفیت نهایی مورد نیاز می‌تواند حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ وات باشد.
مرحله ۳: انتخاب باتری (برای سیستم‌های Off-Grid)
در سیستم‌های خارج از شبکه (Off-Grid)، باتری برای ذخیره انرژی ضروری است. برای انتخاب باتری، مراحل زیر را انجام دهید:
۱. محاسبه ظرفیت ذخیره‌سازی باتری
ظرفیت باتری باید به اندازه‌ای باشد که انرژی مورد نیاز را تأمین کند، حتی در روزهایی که تابش خورشیدی کمتر است. از فرمول زیر استفاده کنید:
ظرفیت باتری (وات‌ساعت) = انرژی مصرفی روزانه × تعداد روزهای پشتیبانی
برای مثال، اگر انرژی مصرفی روزانه ۲۷۵۰ وات‌ساعت باشد و بخواهید باتری برای ۲ روز پشتیبانی کافی باشد:
ظرفیت باتری = ۲۷۵۰ × ۲ = ۵۵۰۰ وات‌ساعت
۲. انتخاب نوع باتری
باتری‌های خورشیدی معمولاً در دو نوع زیر موجود هستند:
- باتری‌های سرب-اسید (Lead-Acid): ارزان‌تر اما عمر کوتاه‌تر.
- باتری‌های لیتیوم-یونی (Lithium-Ion): گران‌تر اما دارای عمر طولانی‌تر و بازدهی بالاتر.
۳. در نظر گرفتن عمق دشارژ (DoD)
باتری‌ها نباید به‌طور کامل تخلیه شوند. عمق دشارژ معمولاً ۵۰٪ برای سرب-اسید و ۸۰٪ برای لیتیوم-یونی در نظر گرفته می‌شود. بنابراین، ظرفیت واقعی باتری باید بیشتر از مقدار محاسبه‌شده باشد.
مرحله ۴: انتخاب اینورتر
اینورتر وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط پنل‌ها و باتری به جریان متناوب (AC) مورد نیاز وسایل برقی را بر عهده دارد.
۱. محاسبه توان اینورتر
توان اینورتر باید برابر یا بیشتر از حداکثر توان مصرفی لحظه‌ای وسایل باشد. برای تعیین این مقدار:
- لیست وسایل برقی را بررسی کنید.
- حداکثر توان مصرفی هم‌زمان را محاسبه کنید.
برای مثال، اگر حداکثر توان مصرفی هم‌زمان ۱۰۰۰ وات باشد، اینورتر ۱۵۰۰ وات (با در نظر گرفتن ضریب اطمینان) مناسب خواهد بود.
چنانچه در محاسبات خود سوالی داشتید حتما از کارشناسان بازار ابزار ایران مشورت بگیرید.
۲. انوع اینورتر
- اینورتر سینوسی خالص (Pure Sine Wave): مناسب برای وسایل حساس مانند یخچال، تلویزیون و کامپیوتر.
- اینورتر شبه سینوسی (Modified Sine Wave): ارزان‌تر اما مناسب برای وسایل ساده‌تر.
مرحله ۵: طراحی ساختار نصب پنل‌ها
۱. زاویه و جهت نصب پنل‌ها
- زاویه پنل‌ها باید با توجه به عرض جغرافیایی محل تنظیم شود. برای ایران، زاویه بهینه معمولاً بین ۳۰ تا ۴۰ درجه است.
- جهت پنل‌ها باید به سمت جنوب باشد تا بیشترین تابش خورشیدی دریافت شود.
۲. نوع ساختار نصب
- روی سقف (Roof-Mounted): برای خانه‌ها و ساختمان‌ها.
- روی زمین (Ground-Mounted): برای پروژه‌های بزرگ‌تر.
مرحله ۶: انتخاب کابل‌ها و کنترل‌کننده شارژ
۱. کابل‌ها
کابل‌ها باید متناسب با توان سیستم و طول مسیر انتخاب شوند. استفاده از کابل‌های با سطح مقطع مناسب باعث کاهش تلفات می‌شود.
کنترل‌کننده شارژ وظیفه مدیریت شارژ باتری را دارد. دو نوع اصلی آن عبارتند از:
- PWM (Pulse Width Modulation): ارزان‌تر، مناسب سیستم‌های کوچک.
- MPPT (Maximum Power Point Tracking): بازدهی بالاتر، مناسب سیستم‌های بزرگ‌تر.
مرحله ۷: نصب و تست سیستم
پس از انتخاب تجهیزات، سیستم باید توسط کارشناسان نصب شود. مراحل نصب شامل:
1. نصب پنل‌ها روی ساختار نگهدارنده.
2. اتصال پنل‌ها به کنترل‌کننده شارژ و اینورتر.
3. اتصال باتری‌ها (در صورت وجود).
4. تست عملکرد سیستم و اطمینان از کارکرد صحیح.
جمع‌بندی
طراحی سیستم خورشیدی نیازمند بررسی دقیق نیازهای مصرفی، انتخاب تجهیزات مناسب و در نظر گرفتن شرایط محیطی است. با انجام محاسبات صحیح و استفاده از تجهیزات باکیفیت، می‌توان سیستمی کارآمد و پایدار طراحی کرد که نیازهای انرژی مصرف‌کننده را به‌طور کامل تأمین کند.
چنانچه در انجام طراحی و محاسبات سیستم خورشیدی سوالی داشتید از کارشناسان بازار ابزار ایران مشورت بگیرید.
دیدگاه خود را بنویسید