Jinsi ya kuhesabu usanidi unaofaa kwa mfumo wako mdogo wa nje ya gridi ya taifa?

Je, umewahi kufikiria kutumia mfumo wako wa nishati ya jua kwenye kabati la mlima, mashua ya uvuvi, au RV ili kujinasua kutoka kwa utegemezi wa gridi ya umma?

Kwa kweli, hii sio jambo ambalo wahandisi pekee wanaweza kutimiza. Mradi unafahamu hatua na fomula chache muhimu, unaweza kukokotoa usanidi unaofaa kwa mfumo wako mdogo wa photovoltaic wa nje ya gridi ya taifa.

Mfumo wa jua usio na gridi ya taifa unarejelea mfumo unaojitegemea ambao hautegemei gridi ya umma, badala yake unategemea kabisa uzalishaji wa nishati ya photovoltaic na hifadhi ya betri ili kukidhi mahitaji ya umeme. Ni bora kwa matumizi katika maeneo ya mbali ya milimani, visiwa, maeneo ya wafugaji, RVs, boti za uvuvi, na maeneo mengine yenye nguvu ya gridi isiyo imara.

Chini, tutakuongoza kupitia hatua nne ili kuhesabu usanidi unaohitajika.

Hatua ya 1: Tambua nguvu ya moduli ya photovoltaic

Nguvu ya paneli za photovoltaic (paneli za jua) huamua ni kiasi gani cha umeme ambacho mfumo wako unaweza kuzalisha.

Mbinu ya hesabu ya msingi ni: kwanza kuamua mahitaji ya kila siku ya umeme, kisha kuchanganya na hali ya hewa ya ndani (hasa muda wa jua) ili kuamua nguvu ya jumla ya paneli za photovoltaic.

Mfumo:

Nguvu ya moduli = (Mahitaji ya umeme ya kila siku × Sababu ya ziada ya siku yenye mawingu) ÷ (Wastani wa saa za jua za ndani × Ufanisi wa mfumo)

* Matumizi ya kila siku ya umeme: Hii inaweza kuhesabiwa kwa muhtasari wa nguvu iliyokadiriwa ya vifaa vyote ikizidishwa na wakati wa matumizi.

Kwa mfano, taa za LED 10W × masaa 5 = 50Wh, jokofu 60W × masaa 24 = 1440Wh.

* Sababu ya ziada ya siku ya mawingu yenye kuendelea: Ili kutoa hesabu ya ukosefu wa uzalishaji wa nishati katika siku za mawingu mfululizo, kipengele hiki kwa kawaida huwekwa kati ya 1.1 na 1.3.

* Wastani wa saa za jua za kila siku za ndani: Hii inaweza kupatikana kutoka kwa data ya eneo la hali ya hewa. Kwa mfano, Beijing ina wastani wa takriban saa 4 za jua kwa siku, wakati Hainan inaweza kuwa na zaidi ya saa 5.

* Ufanisi wa mfumo: Hii husababisha hasara za kebo, ufanisi wa kidhibiti, hasara za kibadilishaji umeme, n.k., na kwa ujumla huwekwa kati ya 0.75 na 0.8.

Kwa mfano:

Kwa kuchukulia kwamba matumizi yako ya kila siku ya umeme ni 3,000 Wh, wastani wa saa za jua za ndani kwa siku ni saa 4.5, ufanisi wa mfumo ni 0.78, na mgawo wa siku za mvua zinazoendelea ni 1.2:

Nguvu ya moduli = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

Hii inamaanisha unahitaji kusakinisha paneli za photovoltaic zenye jumla ya nguvu ya takriban 1 kW, kama vile moduli nne za 250 W.

Hatua ya 2: Tambua nguvu ya inverter ya nje ya gridi ya taifa

Inverter inabadilisha mkondo wa moja kwa moja (DC) kutoka kwa paneli za photovoltaic au betri hadi sasa mbadala (AC) kwa matumizi ya vifaa vya kawaida vya nyumbani.

Nguvu yake lazima iwe ya kutosha kukidhi mahitaji yako ya juu ya nguvu ya papo hapo, haswa ukizingatia mkondo wa uingiaji wa mizigo ya kufata neno (vifaa vinavyoendeshwa na gari).

Mfumo:

Nguvu ya kibadilishaji neno = (Jumla ya nguvu ya upakiaji inayokinza + Nguvu ya jumla ya mzigo wa kuingiza sauti × 5) × Kipengele cha pambizo ÷ Kipengele cha nguvu

* Mizigo sugu: Vifaa vinavyostahimilikiwi kama vile balbu, kettle za umeme na oveni.

* Mizigo ya kufata neno: Vifaa vyenye motors au compressor, kama vile friji, pampu za maji, viyoyozi, nk. Nguvu ya papo hapo wakati wa kuwasha inaweza kuwa mara 5-7 ya nguvu iliyokadiriwa.

* Kipengele cha usalama: Kwa kawaida huwekwa katika 1.2–1.5 ili kuhakikisha ukingo.

* Kipengele cha nguvu: Kwa kawaida huwekwa katika 0.8–0.9.

Mfano:

Ikizingatiwa kuwa una taa ya 200W (mzigo sugu), jokofu ya 100W (mzigo wa kufata neno), kipengele cha ukingo cha 1.3, na kipengele cha nguvu cha 0.85:

Nguvu ya kibadilishaji nguvu = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 W

Utahitaji inverter yenye uwezo wa chini wa 1.1 kW, na inashauriwa kuchagua mfano wa 1.5 kW kwa utulivu mkubwa.

Hatua ya 3: Tambua uwezo wa betri

Betri ni "hifadhi ya nguvu" ya mfumo wa nje ya gridi ya taifa, na umeme unaotumiwa usiku au siku za mawingu hasa hutoka kwake. Uwezo unategemea idadi ya siku unahitaji ugavi wa umeme unaoendelea na matumizi ya kila siku ya umeme.

Mfumo:

Uwezo wa betri (Ah) = (Matumizi ya kila siku ya umeme × Idadi ya siku za ugavi wa umeme siku za mawingu) ÷ (Kina cha utumaji × Ufanisi wa chaji/kutoa × Voltage ya pakiti ya betri)

* Kina cha Utoaji (DOD): Kwa betri za asidi ya risasi, DOD ya 0.5–0.6 inapendekezwa; kwa betri za lithiamu, DOD ya 0.8-0.9 inakubalika.

* Ufanisi wa Chaji/Utoaji: Kwa kawaida huwekwa katika 0.85–0.9.

* Voltage ya Benki ya Betri: Viwango vya kawaida vya voltage ni pamoja na 12V, 24V, na 48V; voltages za juu zinapendekezwa kwa mahitaji ya juu ya nguvu.

Mfano:

Kwa kuchukulia unatumia 3000Wh kila siku na unataka kuwa na nishati kwa siku 2 za hali ya hewa ya mawingu, kwa kutumia betri ya lithiamu ya 48V (DOD=0.9, ufanisi=0.9):

Uwezo wa betri = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ah

Utahitaji pakiti ya betri ya 48V 154Ah (takriban 7.4kWh).

Hatua ya 4: Amua vipimo vya kidhibiti

Kidhibiti cha photovoltaic hudhibiti mchakato wa kuchaji kutoka kwa moduli za photovoltaic hadi betri.

Vipimo vyake kimsingi hutegemea kiwango cha juu cha sasa cha kuingiza, kilichohesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:

Mfumo:

Sasa pembejeo ya kidhibiti = Nguvu ya juu zaidi ya moduli za photovoltaic ÷ Voltage ya pakiti ya betri

Kwa mfano, ikiwa paneli zako za photovoltaic zina jumla ya nguvu ya 1000W na voltage ya pakiti ya betri ni 48V:

Mdhibiti wa pembejeo sasa = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

Kwa hiyo, unahitaji kuchagua kidhibiti na sasa ya pembejeo kubwa kuliko 21A, kwa kawaida aina ya MPPT (ufanisi wa juu, faida zaidi siku za mawingu).

Vidokezo vya Vitendo

1. Ruhusu ukingo: Muda wa maisha na uthabiti wa utendakazi wa kifaa hutegemea muundo ufaao wa kutotumia tena; usirekebishe vigezo kwa ukali sana.
2. MPPT ni bora kuliko PWM: Ingawa vidhibiti vya MPPT ni ghali zaidi, vinatoa ufanisi wa juu wa uzalishaji wa nishati, hasa chini ya hali zisizo thabiti za mwanga.
3. Zingatia betri za lithiamu-ioni: Ni kompakt, nyepesi, na zina uwezo wa kutokwa kwa kina, na kutoa uokoaji wa gharama ya muda mrefu.
4. Panga upanuzi wa siku zijazo: Ikiwa unatarajia kuongeza vifaa zaidi katika siku zijazo, hakikisha uwezo wa kiolesura wa kutosha kwa mfumo wa photovoltaic na betri.

Msingi wa kuunda mfumo mdogo wa photovoltaic wa nje ya gridi iko katika kuhesabu kwa usahihi usanidi kulingana na mahitaji halisi, badala ya "kununua paneli na betri chache" na kuiita siku moja.

Boresha fomula hizi 4:

1. Fomula ya nguvu ya moduli ya Photovoltaic
2. Fomula ya nguvu ya inverter
3. Fomula ya uwezo wa betri
4. Fomula ya sasa ya kuingiza kidhibiti

Kisha unaweza kuhesabu usanidi wa mfumo mdogo wa nje wa gridi ya taifa ambao ni wa kutosha na thabiti.

Unapounda kwa mara ya kwanza, unaweza kuongeza ukingo wa ziada wa 10%–20% kulingana na matokeo ya fomula, hivyo basi kuruhusu kunyumbulika zaidi katika kushughulikia mabadiliko ya hali ya hewa na upanuzi wa vifaa.