Επιλέγοντας ένα μετατροπέα και υπολογίζοντας την μπαταρία για έναν οικιακό σταθμό ηλιακής ενέργειας

Στο άρθρο "Ένα παράδειγμα υπολογισμού των ηλιακών συλλεκτών για το σπίτι" έχουμε την ημερήσια κατανάλωση - 7919,8 W * ώρα και την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την κάλυψη των καθημερινών αναγκών των συσκευών που καταχωρίσαμε - 396 A * ώρα.

Ας κάνουμε έναν κλασικό υπολογισμό ολόκληρου του συστήματος παροχής ηλιακής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της ηλιακής μπαταρίας. Θέλω να σας προειδοποιήσω αμέσως, σε αυτόν τον υπολογισμό δεν επιδίωξα τον στόχο της ελαχιστοποίησης των οικονομικών δεικτών (θα ασχοληθούμε με αυτό αργότερα), αλλά θέσαμε μόνο το καθήκον να δείξει τη διαδικασία υπολογισμού.

Επιλογή μετατροπέα

Με βάση τη λίστα των συσκευών που αναφέραμε, μπορούμε να αποφασίσουμε σχετικά με τις κύριες παραμέτρους inverter για το σύστημά μας.

Πρώτον, καθώς ο κατάλογος των συσκευών περιέχει συσκευές που περιλαμβάνουν κινητήρες: ηλεκτρική αντλία, ψυγείο, πλυντήριο ρούχων, ηλεκτρική σκούπα, μπορούμε σίγουρα και πρέπει να μιλάμε για έναν μετατροπέα με ημιτονοειδή τάση και όχι για οιονεί ημιτονοειδή.

Δεύτερον, η τάση εισόδου του μετατροπέα πρέπει να αντιστοιχεί στην τάση που επιλέξαμε από εμάς - 24V.

Όσον αφορά την ισχύ, η επιλογή της εξαρτάται από το πώς συμφωνείτε να χρησιμοποιείτε τις συσκευές σας. Αν θεωρείτε απαραίτητο να χρησιμοποιείτε ταυτόχρονα συσκευές που καταναλώνουν ενέργεια, όπως πλυντήριο ρούχων, φούρνο μικροκυμάτων, σίδερο και όλα αυτά με φόντο ένα ψυγείο εργασίας, τότε θα πρέπει να προσθέσετε τις ονομαστικές ικανότητές τους.

Θα λάβετε την μέγιστη ισχύ που θα καθορίσει τη δύναμη του μετατροπέα (τουλάχιστον 5 kW), αλλά εσείς ο ίδιος καταλαβαίνετε ότι εάν δεν χρησιμοποιείτε αυτές τις συσκευές ταυτόχρονα, τότε η ισχύς του μετατροπέα θα είναι μικρότερη, έτσι η τιμή του θα είναι χαμηλότερη. Εξαρτάται από εσάς.

Λαμβάνοντας υπόψη τον συμφωνημένο κατάλογο συσκευών και τη διανομή της χρήσης τους με την πάροδο του χρόνου, θα μπορούσαμε να περιορίσουμε τον εαυτό μας σε μετατροπέα 3,0 kW: κατασκευαστής OutDack Power Technologies, μοντέλο με ενσωματωμένο φορτιστή: GVFX3024E, διαλογικό πλέγμα GVFX3024E αεριζόμενο 3000 W, 24 V, 80 A (μέσο κόστος 99500 ρούβλια).

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα:Μετατροπέας: ημιτονοειδές κύμα ή τροποποιημένο ημιτονοειδές κύμα;

Υπολογισμός μπαταρίας

Τώρα ας μιλήσουμε για μπαταρίες. Γνωρίζουμε ήδη για το σκοπό των μπαταριών από το άρθρο "Μπαταρίες για ηλιακά κύτταρα". Είναι απαραίτητο μόνο να αποφασίσουμε πώς θα χρησιμοποιήσουμε το σπίτι. Εάν φτάσετε τα Σαββατοκύριακα, κατά συνέπεια, η κύρια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας θα πραγματοποιηθεί τα Σαββατοκύριακα. Αλλά η συσσώρευση, δηλ. οι μπαταρίες θα χρεώνονται όλη την εβδομάδα - από Δευτέρα έως Παρασκευή το βράδυ. Για παράδειγμα, έρχομαι στο σπίτι μου τα Σαββατοκύριακα.

Θα διαθέσουμε ενεργειακό απόθεμα για μία ημέρα. Γιατί ένα; Επειδή για πέντε ημέρες από την απουσία μου, η πιθανότητα πλήρους φόρτισης των μπαταριών είναι αρκετά υψηλή. Είναι δυνατή η παροχή εγγυημένου αποθέματος ενέργειας για δύο ημέρες, αλλά αυτό είναι δυνατό με την αύξηση της συνολικής χωρητικότητας των μπαταριών και συνεπώς του κόστους ολόκληρου του συστήματος.

Συνιστάται να περιορίζετε τον εαυτό σας σε μια μέρα και όταν το κόστος ολόκληρου του συστήματος περιγράφεται, παίζετε με τις επιλογές επιλογής και εξετάζετε την αντίδραση κόστους.

Πρέπει να ληφθούν υπόψη μερικά ακόμη σημεία.

Πρώτον: το γεγονός ότι η αποφόρτιση των μπαταριών σε ένα μεγάλο "βάθος απόρριψης" είναι το ίδιο με το να καταστούν άχρηστα με τα χέρια τους (η διάρκεια ζωής μειώνεται σημαντικά). Θα πρέπει να εστιάσετε στο βάθος απόρριψης 20%.

Δεύτερον: από την άποψη της ασφαλούς λειτουργίας, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε σφραγισμένες μπαταρίες, δεδομένου ότι οι μη συμπιεσμένες μπαταρίες εκπέμπουν επιβλαβή για την αναπνοή και τα εκρηκτικά αέρια. Παρά τη χρήση σφραγισμένων μπαταριών, θα πρότεινα να επιλέξετε ένα δωμάτιο που να είναι καλά αεριζόμενο για την τοποθέτησή τους.

Τρίτον: όσον αφορά την απόδοση για ένα αυτόνομο σύστημα, το πιο κατάλληλο είδος μπαταρίας, αν και όχι το φθηνότερο μπαταρίες γέλης (GEL).

Και το τελευταίο. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης χωρητικότητας της μπαταρίας εάν οι μπαταρίες πρέπει να λειτουργούν σε ψυχρές περιόδους.

Σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος, η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται, δηλ. μειωμένη ένταση ενέργειας, την οποία μπορεί να δώσει η μπαταρία σε δεδομένη θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει ότι κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης χωρητικότητας της μπαταρίας (ή των μπαταριών), θα πρέπει να αυξήσετε την υπολογιζόμενη τιμή της χωρητικότητας προκειμένου να δημιουργήσετε ένα αποθεματικό σε περίπτωση μείωσης της.

Με απλά λόγια, θα πρέπει να πολλαπλασιάσετε την υπολογιζόμενη χωρητικότητα με το συντελεστή που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία:

• 26.7C - συντελεστής = 1.00;

• 21.2C - συντελεστής = 1.04.

• 15.6C - συντελεστής = 1.11;

• 10,0C - συντελεστής = 1,19.

• 4.4C - συντελεστής = 1.30.

• -1,1 C - συντελεστής = 1,40.

• -6.7C - συντελεστής = 1.59.

Και έτσι. Επιλέξαμε μια μέρα για να εξασφαλίσουμε ένα εγγυημένο αποθεματικό ενέργειας: 396 A * h x 1 = 396 A * h.

Λαμβάνουμε υπόψη το βάθος της απόρριψης: 396 A * h: 0,2 = 1980 A * h.

Εφόσον λειτουργώ το σύστημα μόνο κατά τη θερινή περίοδο (μιλάμε για τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος): 1980 A * h x 1,00 = 1980 A * h.

Έτσι, η συνολική χωρητικότητα της μπαταρίας (ή των μπαταριών) είναι 1980 A * h.

Ας υποθέσουμε ότι επιλέξαμε μια μπαταρία GEL, κατασκευασμένη από Haze, μοντέλο HZY 12-200 (μέσο κόστος 18500 ρούβλια). Η ονομαστική του χωρητικότητα είναι 200 ​​A * h. Ας υπολογίσουμε πόσες μπαταρίες θα συνδεθούν παράλληλα: 1980 A * h: 200 A * h = 9,9 τεμ.

Συγκεντρώνουμε (πάντοτε στρογγυλοποιούνται, ακόμη και αν ο αριθμός μετά την υποδιαστολή είναι μικρότερος από πέντε) - 10 μπαταρίες θα συνδέονται παράλληλα.

Μάθετε πόσες μπαταρίες θα συνδέονται εν σειρά. Για αυτό, επιλέγουμε την τάση του συστήματος (24 V) διαιρούμενη με την τάση μιας μπαταρίας: 24 V: 12 V = 2.

Λοιπόν, ανακαλύπτουμε πόσες συνολικές μπαταρίες θα συμπεριληφθούν στη μπαταρία του συστήματος: 10 x 2 = 20.

Έχουμε το συνολικό αριθμό μπαταριών που χρειάζονται για τη συναρμολόγηση της μπαταρίας για το σύστημα: 20 τεμάχια.

Σύνδεση μπαταρίας σε παράλληλη σειρά. Σε αυτήν την περίπτωση, αυτό σημαίνει ότι οι μπαταρίες πρέπει να συνδέονται σε ζεύγη σε σειρά (δέκα τέτοια ζεύγη), και με τη σειρά τους, αυτά τα δέκα ζεύγη συνδέονται παράλληλα.

Υπολογίζουμε τη σύνθεση της ηλιακής μπαταρίας.

Ας υποθέσουμε ότι επιλέγουμε ένα φωτοβολταϊκό δομοστοιχείο 200 W, 24 V, μονοκρύσταλλο, που παράγεται από την Chinaland Solar Energy, μοντέλο: CHN200-72Μ (μέσο κόστος 17500 ρούβλια).

Για να υπολογίσετε την ηλιακή μπαταρία, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε την ηλιακή ηλιορύθμιση της περιοχής στην οποία θα λειτουργήσει το σύστημα. Μπορείτε να βρείτε δεδομένα σχετικά με την ηλιοφάνεια στο Διαδίκτυο. Μπορείτε να βρείτε στο ερώτημα "μηνιαία και ετήσια ηλιακή ακτινοβολία kW * h / m2" στην Yandex.

Για παράδειγμα: αν πάρετε τη Μόσχα (ή μια πόλη σε γεωγραφικό πλάτος της Μόσχας 55,7), η περίοδος λειτουργίας είναι από 1 Μαρτίου έως 31 Σεπτεμβρίου, η κλίση του πίνακα είναι 40,0 μοίρες. Φυσικά, από το σύνολο των τιμών από τον Μάρτιο έως τον Σεπτέμβριο συμπεριλαμβανομένου, επιλέγω τη χαμηλότερη τιμή, δηλ. το χειρότερο από όλα. Αυτό το Σεπτέμβριο είναι 104,6. Διαχωρίζω αυτόν τον αριθμό κατά τον αριθμό των ημερών σε ένα μήνα: 104.6: 30 = 3.49

Έτσι, αποκτήσαμε τη μέση τιμή του αριθμού των ηλιόλουστων ωρών αιχμής.

Επιτρέψτε μου να σας υπενθυμίσω ότι η καθημερινή μας απαίτηση είναι 7919,8 W * ώρα.

Οι απώλειες από την εκφόρτιση δεν θα υπερβαίνουν το 20%, πρέπει να λάβουμε υπόψη τους: 7919,8 W * ώρα x 1,2 = 9503,76 W * h.

Ως εκ τούτου, η ισχύς της ηλιακής μπαταρίας θα πρέπει να είναι: 9503,76 W * h: 3,49 = 2723,14 Watt.

Τώρα μπορούμε να προσδιορίσουμε τον αριθμό των μονάδων που συνδέονται παράλληλα, λαμβάνοντας υπόψη τον τύπο τους, τον οποίο επιλέξαμε νωρίτερα. Για να γίνει αυτό, στα υποδεικνυόμενα χαρακτηριστικά των μονάδων βρίσκουμε την μέγιστη ισχύ παραμέτρου της μονάδας στο σημείο μέγιστης ισχύος (ή την τάση στο μέγιστο σημείο ισχύος και το ρεύμα στο σημείο μέγιστης ισχύος και πολλαπλασιάζουμε τα).

Στην περίπτωσή μας, η τάση στο μέγιστο σημείο ισχύος είναι 38,8 V, το ρεύμα στο μέγιστο σημείο ισχύος είναι 5,15 αμπέρ. Πολλαπλασιάστε τα και λάβετε τη μέγιστη ισχύ στο σημείο μέγιστης ισχύος: 38,8 V x 5,15 A = 199,82 Watt.

Δηλαδή, η ισχύς της μονάδας στο μέγιστο σημείο ισχύος είναι 199,82 watts. Διαχωρίστε την ισχύ της ηλιακής μπαταρίας από αυτήν την ένδειξη της μονάδας και λάβετε την επιθυμητή τιμή: 2723,14 W: 199,82 W = 13,63 τεμ.

Ο αριθμός των μονάδων που συνδέονται σε σειρά (η τάση συστήματος που επιλέξαμε από εμάς - 24 V χωρίζεται από την ονομαστική τάση μιας μονάδας - 24 V): 24 V: 24 V = 1

Πολλαπλασιάζουμε τον αριθμό των συνδεδεμένων παραλλήλων μονάδων και τον αριθμό των μονάδων που συνδέονται σε σειρά και αυτό καθορίζει τον συνολικό αριθμό μονάδων: 13.63 x 1 = 13.63 τεμάχια

Και πάλι, στρογγυλά. Έτσι, ο αριθμός των ηλιακών μονάδων θα πρέπει να είναι 14 (συνδεδεμένος παράλληλα).

Δεν είναι ακόμη ένα συμπέρασμα

Έχουμε κάνει τον υπολογισμό του ηλιακού συστήματος, αλλά είναι ακόμα πολύ νωρίς για να βγάλουμε συμπεράσματα. Δεν επιδίωξα το στόχο της ελαχιστοποίησης του κόστους ολόκληρου του συστήματος σε αυτό το συγκεκριμένο άρθρο. Για το λόγο αυτό, δεν έχει νόημα ο υπολογισμός του αποτελέσματος της αξίας του.

Και όμως, ας μετρήσουμε, αυτό θα μας βοηθήσει στο μέλλον να πλοηγηθεί στην επιλογή των τρόπων λειτουργίας, στην επιλογή του εξοπλισμού, στο σύνολο των καταναλωτών με ήδη εφαρμοσμένους υπολογισμούς, και όχι θεωρητικά:

• Inverter - 99500 ρούβλια.

• Μπαταρίες - 18500 ρούβρες x 20 = 370000 ρούβλια?

• Ηλιακά στοιχεία - 17.500 ρούβλια x 14 = 245.000 ρούβλια.

Δηλαδή, ο κύριος εξοπλισμός θα κοστίσει 714500 ρούβλια. Συν τα υλικά, συν επιβαρύνσεις κ.λπ. Η σειρά των αριθμών είναι ξεκάθαρη. Πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο σύστημα που θα επιτρέψει, χωρίς πρακτικά να αρνείται τίποτα στον εαυτό του, να λειτουργήσει το σπίτι από τον Μάρτιο έως τον Σεπτέμβριο, όχι μόνο τα σαββατοκύριακα.

Όσον αφορά τη χειμερινή περίοδο, εσκεμμένα δεν άρχισα να το συζητώ τώρα, επειδή είχα τη δική μου γνώμη για το θέμα αυτό. Θα συζητήσουμε αυτό το θέμα μαζί σας.

Μπόρις Τσούπιλο