Kiel kalkuli la taŭgan konfiguracion por via propra malgranda eksterreta sistemo?

Ĉu vi iam pensis pri uzado de via propra sunenergia sistemo en monta kabano, fiŝkaptista boato aŭ ruldomo por liberiĝi de dependeco de la publika elektroreto?

Fakte, ĉi tion ne povas atingi nur inĝenieroj. Kondiĉe ke vi majstras kelkajn ŝlosilajn paŝojn kaj formulojn, vi povas kalkuli la taŭgan konfiguracion por via propra malgranda eksterreta fotovoltaika sistemo.

Senkonekta sunsistemo rilatas al sendependa sistemo, kiu ne dependas de la publika reto, sed anstataŭe tute de fotovoltaika elektrogenerado kaj bateria stokado por kontentigi la elektrobezonojn. Ĝi estas ideala por uzo en malproksimaj montaraj regionoj, insuloj, paŝtistaj regionoj, ruldomoj, fiŝkaptistaj boatoj kaj aliaj lokoj kun malstabila reto.

Sube, ni gvidos vin tra kvar paŝoj por kalkuli la bezonatan agordon.

Paŝo 1: Difinu la potencon de la fotovoltaika modulo

La povumo de la fotovoltaecaj paneloj (sunpaneloj) determinas kiom da elektro via sistemo povas generi.

La kerna kalkula metodo estas: unue determini la ĉiutagan elektrobezonon, poste kombini ĝin kun lokaj klimataj kondiĉoj (precipe sunbrildaŭro) por determini la totalan potencon de la fotovoltaecaj paneloj.

Formulo:

Modula povumo = (Ĉiutaga elektropostulo × Kontinua nuba tago plusfaktoro) ÷ (Lokaj averaĝaj sunhoroj × Sistemefikeco)

* Ĉiutaga elektrokonsumo: Ĉi tio kalkuleblas per sumigo de la nominala potenco de ĉiuj aparatoj multiplikita per ilia uztempo.

Ekzemple, LED-lumoj 10W × 5 horoj = 50Wh, fridujo 60W × 24 horoj = 1440Wh.

* Plusfaktoro por kontinua nuba tago: Por konsideri nesufiĉan elektroproduktadon dum sinsekvaj nubaj tagoj, ĉi tiu faktoro estas tipe agordita inter 1.1 kaj 1.3.

* Loka averaĝo de ĉiutagaj sunbrilaj horoj: Ĉi tio povas esti akirita el lokaj meteologiaj datumoj. Ekzemple, Pekino havas averaĝon de proksimume 4 horoj da sunbrilo ĉiutage, dum Hajnano povas havi pli ol 5 horojn.

* Sistemefikeco: Ĉi tio konsideras kabloperdojn, regilan efikecon, invetilperdojn, ktp., kaj estas ĝenerale agordita inter 0.75 kaj 0.8.

Ekzemple:

Supozante, ke via ĉiutaga elektrokonsumo estas 3,000 Wh, la loka averaĝa ĉiutaga sunbrilo estas 4.5 horoj, la sistemefikeco estas 0.78, kaj la koeficiento de kontinuaj pluvaj tagoj estas 1.2:

Modula povumo = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

Tio signifas, ke vi bezonas instali fotovoltaecajn panelojn kun totala povumo de proksimume 1 kW, ekzemple kvar 250-vatajn modulojn.

Paŝo 2: Determinu la potencon de la eksterreta invetilo

La invetilo konvertas la kontinuan kurenton (DC) de fotovoltaecaj paneloj aŭ baterioj en alternan kurenton (AC) por uzo fare de ordinaraj hejmaj aparatoj.

Ĝia potenco devas esti sufiĉa por kontentigi vian maksimuman tujan potencbezonon, precipe konsiderante la alkurentan kurenton de induktaj ŝarĝoj (motor-movata ekipaĵo).

Formulo:

Inverter-potenco = (Totala rezista ŝarĝopotenco + Totala indukta ŝarĝopotenco × 5) × Marĝena faktoro ÷ Potencofaktoro

* Rezistaj ŝarĝoj: Rezistaj aparatoj kiel ampoloj, elektraj boldakviloj kaj fornoj.

* Induktaj ŝarĝoj: Aparatoj kun motoroj aŭ kompresoroj, kiel ekzemple fridujoj, akvopumpiloj, klimatiziloj, ktp. La tuja potenco dum ekfunkciigo povas esti 5-7-obla la nominala potenco.

* Sekurecfaktoro: Tipe fiksita je 1.2–1.5 por certigi marĝenon.

* Potencofaktoro: Tipe agordita je 0.8–0.9.

ekzemple:

Supozante, ke vi havas 200W lampilon (rezistiva ŝarĝo), 100W fridujon (indukta ŝarĝo), marĝenan faktoron de 1.3, kaj potencfaktoron de 0.85:

Inverter-povumo = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 Ok

Vi bezonos invetilon kun minimuma kapacito de 1.1 kW, kaj estas rekomendinde elekti modelon de 1.5 kW por pli granda stabileco.

Paŝo 3: Difinu la kapaciton de la baterio

La baterio estas la "energia stokejo" de la eksterreta sistemo, kaj la elektro uzata nokte aŭ dum nubaj tagoj ĉefe venas de ĝi. La kapacito dependas de la nombro da tagoj, dum kiuj vi bezonas kontinuan elektroprovizon, kaj la ĉiutaga elektrokonsumo.

Formulo:

Bateriokapacito (Ah) = (Ĉiutaga elektrokonsumo × Nombro da tagoj da elektroprovizo en nubaj tagoj) ÷ (Profundo de malŝarĝo × Ŝarĝo/malŝarĝo-efikeco × Bateriotensio)

* Malŝarĝa Profundo (DDP): Por plumb-acidaj baterioj, DDP de 0.5–0.6 estas rekomendinda; por litiaj baterioj, DDP de 0.8–0.9 estas akceptebla.

* Ŝarĝa/Malŝarĝa Efikeco: Tipe agordita je 0.85–0.9.

* Tensio de Baterio: Oftaj tensioj inkluzivas 12V, 24V kaj 48V; pli altaj tensioj estas rekomenditaj por pli altaj potencaj bezonoj.

ekzemple:

Supozante, ke vi uzas 3000Wh ĉiutage kaj volas havi potencon por 2 tagoj da nuba vetero, uzante 48V litian baterion (DOD=0.9, efikeco=0.9):

Bateriokapacito = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 Ah

Vi bezonus baterion de 48V 154Ah (ĉirkaŭ 7.4 kWh).

Paŝo 4: Difinu la specifojn de la regilo

La fotovoltaika regilo reguligas la ŝargoprocezon de la fotovoltaikaj moduloj al la baterio.

Ĝiaj specifoj ĉefe dependas de la maksimuma enira kurento, kalkulita per la sekva formulo:

Formulo:

Enira kurento de la regilo = Maksimuma potenco de fotovoltaecaj moduloj ÷ Tensio de la bateriaro

Ekzemple, se viaj fotovoltaecaj paneloj havas totalan potencon de 1000W kaj la bateria tensio estas 48V:

Enira kurento de la regilo = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

Tial, vi bezonas elekti regilon kun enira kurento pli granda ol 21A, tipe MPPT-tipon (pli alta efikeco, pli avantaĝa en nubaj tagoj).

Praktikaj Konsiletoj

1. Konsideru marĝenon: La vivdaŭro kaj funkcia stabileco de la ekipaĵo dependas de taŭga redundanca dezajno; ne fiksu la parametrojn tro rigide.
2. MPPT estas supera al PWM: Kvankam MPPT-regiloj estas iom pli multekostaj, ili ofertas pli altan elektrogeneradan efikecon, precipe sub malstabilaj lumkondiĉoj.
3. Prioritatu litio-jonajn bateriojn: Ili estas kompaktaj, malpezaj kaj kapablaj je profunda malŝarĝo, ofertante longdaŭrajn ŝparojn.
4. Planu por estonta vastiĝo: Se vi antaŭvidas aldoni pliajn aparatojn estonte, certigu sufiĉan interfacan kapaciton por kaj la fotovoltaika sistemo kaj la baterioj.

La kerno de la dizajnado de malgranda eksterreta fotovoltaeca sistemo kuŝas en preciza kalkulo de la konfiguracio bazita sur faktaj bezonoj, anstataŭ simple "aĉeti kelkajn panelojn kaj bateriojn" kaj fini la aferon.

Majstru ĉi tiujn 4 formulojn:

1. Formulo pri potenco de fotovoltaeca modulo
2. Formulo de invetila potenco
3. Formulo pri bateria kapacito
4. Formulo de la eniga kurento de la regilo

Vi povas tiam kalkuli konfiguracion por malgranda eksterreta sistemo, kiu estas kaj sufiĉa kaj stabila.

Kiam vi desegnas por la unua fojo, vi povas aldoni plian 10%–20%-an marĝenon bazitan sur la formulaj rezultoj, permesante pli da fleksebleco en pritraktado de veterŝanĝoj kaj ekipaĵvastiĝo.