البطاريات الشمسية تخزين الطاقة الشمسية
في الوقت الحالي بشكل عام ، هناك نوعان فقط من البطاريات متاحان تجاريًا لتطبيقات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (SPV).
هم انهم:
بطارية الرصاص الحمضية وبطارية ليثيوم أيون
يوجد في هذا النوع ثلاثة أنواع أساسية:
(أ). النوع المغمور (أنواع الألواح المسطحة والأنبوبية)
(ب). بطارية AGM VRLA
(ج). بطارية Gelled VRLA
من بين هذه الأنواع ، يكون ترتيب التكلفة هو Gelled> AGM> غمرت. لكن معظم المهندسين يختارون البطاريات التي يتم تنظيمها بالهلام بسبب دوراتها الأطول وتحملها لأداء درجات الحرارة المرتفعة.
نظرًا لأن البطاريات المغمورة تتطلب صيانة دورية ، يمكن لأولئك الذين يمكنهم الإشراف على البطاريات استخدام هذا النوع. علاوة على ذلك ، فإن هذه البطاريات تنبعث منها غازات الهيدروجين والأكسجين ويجب توفير تهوية كافية في المكان الذي يتم فيه تركيب البطاريات. من المهم تعبئة الإلكتروليت بانتظام بالماء والحفاظ على الجزء العلوي من البطاريات نظيفًا وخاليًا من الغبار ورذاذ الحمض. في حالة عدم توفر غرف فسيحة للبطاريات ، ينبغي تفضيل البطاريات التي لا تحتاج إلى صيانة والتي لا تحتاج إلى صيانة.
يجب على الأشخاص الذين لا يستطيعون حضور أعمال الصيانة أن يفضلوا بطاريات AGM أو Gel التي تطفو / تشحن التيار لنفس الجهد. تعد بطاريات AGM مناسبة بشكل أفضل لتطبيقات الطاقة العالية نظرًا لمقاومتها الداخلية المنخفضة. من بين هذين النوعين ، تكون بطاريات AGM أكثر دفئًا بسبب كفاءة إعادة التركيب العالية. هذا بسبب الاختلافات في هياكل المسام من النوعين. يعتمد العمر الميداني للبطاريات على عوامل مختلفة ولذا فإن العلماء والمهندسين المشاركين في البحث والتطوير يعتمدون على إجراءات معينة منصوص عليها في المعايير الصناعية مثل BIS (المعايير الهندية) ، BS (المعايير البريطانية) ، IEC (اللجنة الكهروتقنية الدولية) ، IEEE (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) ، إلخ.
في اختبارات العمر المعجل التي أجريت باستخدام البطاريات المسطحة والبطاريات الأنبوبية ، قُدر العمر بـ 21.3 سنة عند 25 درجة مئوية و 27.5 سنة عند 25 درجة مئوية ، على التوالي. تم تصنيع هذه البطاريات بواسطة شركة BAE Batterien GmbH ، برلين.[Wieland Rusch] .
بالنسبة لاختبارات العمر المعجل ، تتطلب المواصفة القياسية IEC 60896-21 درجات حرارة اختبار تبلغ 40 درجة مئوية و 55 أو 60 درجة مئوية ويتطلب المعيار IEEE 535-1986 القياسي 62.8 درجة مئوية. تم إجراء اختبار مدى الحياة عند 62.8 درجة مئوية على أنواع BAE OPzV (البطاريات ذات الألواح الأنبوبية المختومة VRLA) ، والأنواع المغمورة (VLA) BAE OPzS (بطاريات الألواح الأنبوبية المغمورة) و BAE OGi (البطاريات المسطحة المغمورة). يتم الإبلاغ عن النتائج على النحو المبين أدناه. تم شحن البطاريات بالقيم القياسية: 2.25 فولت لـ VRLA و 2.23 فولت للبطاريات المغمورة. أثناء الاختبار ، تمت مراقبة نمو القطبين ، الزيادة في تيار الطفو وتغير سعة 3 ساعات كل 50 يومًا.
الجدول 1 نتائج اختبار العمر المتوقع للبطارية الشمسية وفقًا لمعيار IEEE 535-1986
[https://www.baebeaturesusa.com/wp-content/uploads/2019/03/Accelerated-Life-time-Tests-Rusch-2005.pdf
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.611.2155&rep=rep1&type=pdf]
| الحياة حسب IEEE 535-1986 | OPzV (بطاريات أنبوبية VRLA) | OPzS (بطاريات لوحية أنبوبية مغمورة) | OGi (البطاريات المسطحة المغمورة) |
|---|---|---|---|
| الحياة عند 62.8 درجة مئوية (أيام) | 450 | 550 | 425 |
| الحياة عند 20 درجة مئوية (سنوات) | 34.8 | 42.6 | 33 |
| الحياة عند 25 درجة مئوية (سنوات) | 22.5 | 27.5 | 21.3 |
الجدول 2 عمر دورة البطارية الشمسية لأنواع مختلفة من بطاريات الرصاص الحمضية
تعطي طاقة Victron البيانات التالية لمنتجاتها (www.victronenergy.com)
| وزارة الدفاع (٪) | الحياة في عدد الدورات - لوحة مسطحة AGM | الحياة في عدد الدورات - جل مسطح | الحياة في عدد الدورات - جل لوحة أنبوبي |
|---|---|---|---|
| 80 | 400 | 500 | 1500 |
| 50 | 600 | 750 | 2500 |
| 30 | 1500 | 1800 | 4500 |
الجدول 3 عمر تعويم للبطاريات طويلة العمر AGM و Gel و Gel
(www.victronenergy.com)
| تعويم الحياة | بطاريات دورة عميقة AGM | بطاريات جل عميقة الدورة | بطاريات جل طويلة العمر |
|---|---|---|---|
| الحياة عند 20 درجة مئوية (سنوات) | 7-10 | 12 | 20 |
| الحياة عند 30 درجة مئوية (سنوات) | 4 | 6 | 10 |
| الحياة عند 40 درجة مئوية (سنوات) | 2 | 3 | 5 |
توفر GS Yuasa بطاريات أنبوبية هلامية خاصة. أدت بعض الابتكارات إلى إطالة عمر البطاريات الثابتة. يستخدم Yuasa تقنية الكربون النانوي للألواح الاسطوانية المزودة بتكنولوجيا الأنابيب الزجاجية وحبيبات هلام السيليكا بالكهرباء ، والتي تتجنب تدهور PAM مما يعطي عمرًا أطول (طرازات SLC).
في النوع القائم على Li ، هناك العديد من الكيميائيات:
(أ). بطاريات Li –NCM أو NMC (ليثيوم – نيكل – منغنيز – كوبالت)
(ب). Li-NCA (ليثيوم – نيكل – كوبالت – ألومنيوم)
(ج). Li-LMO (أكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز)
(د). LFP (فوسفات الليثيوم والحديد)
(هـ). LTO (أكسيد الليثيوم التيتانيوم)
(F). LCO (أكسيد الليثيوم الكوبالت)
من بين هؤلاء ، تُفضل خلايا فوسفات الليثيوم والحديد (LFP) نظرًا لاعتبارات التكلفة والسلامة والعمر الأطول إلى حد ما. كلما تم استخدام الكوبالت ، ستكون التكلفة أعلى. البطاريات القائمة على النيكل أقل تكلفة. مقارنة ببطاريات AGM ، تكون تكلفة بطارية LFP أقل بنسبة 15 إلى 25٪ (https://www.batteryspace.com/LiFePO4/LiFeMnPO4-Beatures.aspx).
الجدول 4 مقارنة بين VRLA AGM وبطارية ليثيوم أيون
| GS Yuasa (Li-ion (LCO) | فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) (شارع البطارية) | AGM (Exide India Ltd) | AGM (أماراجا) | ميكروتكس للطاقة المحدودة (أكويرا) | |
|---|---|---|---|---|---|
| بطارية | (4 * 3.7 فولت =) 14.8 فولت / 50 أمبير 1 | (4 * 3.2 =) 12.8 فولت / 47 أمبير 20 فولت 40 أمبير 5 | 12 فولت / 65 أمبير 20 فولت / 52.5 أمبير 5 | 12 فولت / 65 أمبير 20 فولت / 52.5 أمبير 5 | 12 فولت / 65 أمبير 20 فولت / 55.25 أمبير 5 |
| الكتلة (كجم) | 7.5 | 6.5 | 22 | 20 | 21.3 |
| الأبعاد (مم) | 175*194*116 | 197*131*182 | 174*350*166 | 351*167*165 | 350*166*174 |
| الحجم (لتر) | 3.94 | 4.7 | 10.11 | 9.67 | 10.11 |
| طاقة محددة (Wh / Kg) | 98.7 (معدل ساعة واحدة) (بطارية) (113.6 خلية) | 92.55 (معدل 20 ساعة) 78.77 (معدل 5 ساعات) | 35.45 (معدل 20 ساعة) 26.5 (معدل 5 ساعات) | 39 (معدل 20 ساعة) 31.5 (معدل 5 ساعات) | 36.6 (معدل 20 ساعة) 29.6 (معدل 5 ساعات) |
| كثافة الطاقة) (Wh / L) | 188 | 128 | 77.1 | 80.66 | 77.2 |
| الحياة (سنوات) | 10 | 6 | 5-6 | 4-6 | 10 |
| الحياة (دورات) | 5500 | 2000 | 1000 (50٪ وزارة الدفاع) ؛ 2500 (30٪ وزارة الدفاع) (نموذج NXT) | 1300 (30٪ وزارة الدفاع) (كوانتا) | 1450 (20٪ وزارة الدفاع) 500 (50٪ وزارة الدفاع) (أكويرا) |
| معاوقة | 0.55mΩ (خلية 3.7V / 50Ah) | ≤ 50 متر مكعب | 8 (بطارية 12 فولت) | 5.1 (12 فولت) | |
| التكلفة على أساس دورة الحياة × Wh من SLA | 1.5 إلى 2.0 | 0.75 إلى 0.85 | 1 | 1 | 1 |
| التكلفة / كيلوواط ساعة ($) | 900 إلى 1000 | من 500 إلى 600 | 100 | 100 | 100 |
1. ميكروتكس إنرجي https://drive.google.com/file/d/16pjM25En0pyvg6RzpF4N3j1jtwvo7fMb/view
2. جريج أولبرايت وآخرون. آل. ، AllCell Tech http://www.batterypoweronline.com/wp-content/uploads/2012/07/Lead-acid-white-paper.pdf
3. https://static1.squarespace.com/static/55d039b5e4b061baebe46d36/t/56284a92e4b0629aedbb0874/14454Mar 201281106401 / Fact + sheet_Lead + acid + vs + lithium + ion.pdf
4. https://pushevs.com/2015/11/04/gs-yuasa-improved-cells-lev50-vs-lev50n/
https://www.batterystreet.be/etiketten/160332_BStreet_CataloogEN_2016_LowR_.pdf
5. NXT https://docs.exideindustries.com/pdf/industrial-export-beatures/products/ups-beatures/12v-agm-vrla-catalogue.pdf
6. https://www.amararajabizers.com/Files/Products/Quanta٪20Catalogue.pdf
الجدول 5. مقارنة تقنية البطارية
| حمض الرصاص المغمور | حمض الرصاص VRLA | ليثيوم أيون (LiNCM) | |
|---|---|---|---|
| كثافة الطاقة (Wh / L) | 80 | 100 | 250 |
| الطاقة النوعية (Wh / Kg) | 30 | 40 | 150 |
| صيانة دورية | نعم | لا | لا |
| التكلفة الأولية ($ / k Wh) | 65 | 120 | 600 |
| دورة الحياة | 1200 @ 50٪ | 1،000 @ 50٪ DoD | 1900 @ 80٪ وزارة الدفاع |
| نافذة الحالة النموذجية للشحن | 50% | 50% | 80% |
| حساسية درجة الحرارة | تتدهور بشكل ملحوظ فوق 25 درجة مئوية | تتدهور بشكل ملحوظ فوق 25 درجة مئوية | تتدهور بدرجة ملحوظة فوق 45 درجة مئوية |
| كفاءة | 100٪ @ 20-hr rate، 80٪ @ 4-hr rate، 60٪ @ 1-hr-rate | 100٪ @ 20-hr rate، 80٪ @ 4-hr rate، 60٪ @ 1-hr-rate | 100٪ @ 20-hr rate، 99٪ @ 4-hr rate، 92٪ @ 1-hr-rate |
| زيادات الجهد | 2 فولت | 2 فولت | 3.7 فولت |
الكفاءة التي تعمل بها البطاريات في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية ليست 100 %. يتم فقدان بعض الطاقة في عملية ركوب الدراجات. في حالة بطارية الرصاص الحمضية ، تتراوح الكفاءة من 80 إلى 85٪ وفي أنظمة Li يكون الرقم
95 إلى 98 %. هذا يعادل القول أنه إذا كان SPV ينتج طاقة 1000 واط ، يمكن لخلايا حمض الرصاص تخزين 850 واط كحد أقصى بينما خلايا Li يمكنها تخزين 950 واط.
تزن بطارية Yuasa Lithium-ion بقوة 3.7 فولت * 4 = 14.8 فولت / 50 أمبير (معدل ساعة واحدة) 7.5 كجم. الحجم (17.5 * 19.4 * 11.6) 3.94 لتر. السعة: 14.8 * 50 = 740 واط. الطاقة النوعية هي 740 واط / 7.5 كغم = 98.7 واط / كغم. كثافة الطاقة 740 / 3.94 = 187.8 واط / لتر. [https://www .lithiumenergy.jp/en/Products/index.html]
بطارية Exide AGM VRLA بسعة 12 فولت / 65 أمبير تزن 13.8 كجم وأبعادها 17 * 17 * 19.7 سم وحجمها 5.53 لتر. السعة: 12 * 65 = 780 واط. تبلغ الطاقة النوعية 780 واط ساعي / 13.8 كغم = 56.5 واط ساعي / كغم. كثافة الطاقة 780 / 5.53 = 141.0 واط / لتر. [https://docs .exideindustries.com/pdf/industrial-export-batteries/products/inverter-batteries/agm-vrla.pdf]
بطارية ليثيوم فوسفات الحديد: 12 فولت / 47 أمبير 6.5 كيلو جرام 197 * 131 * 182 ملم. 4.7 لتر. 109 واط / كغم 128 واط / لتر.
48V / 30 Ah ReLion 3995 دولارًا أمريكيًا (https://relionbattery.com/insight) 1339.5 دولارًا أمريكيًا (https://relionbattery.com/insight-echnology)
ما هي البطارية الشمسية القابلة لإعادة الشحن الأنسب لتخزين الطاقة الشمسية؟
نقاط للنظر في اختيار البطاريات الشمسية المنزلية
الافتراضات:
نظام مستقل
الاستخدام اليومي للطاقة: 30 واط في اليوم = 30 واط * 24 ساعة = 720 واط.
افترض أن جهد النظام هو 12 فولت.
أربعة أيام بلا شمس (4 أيام استقلالية)
سيكون التيار
30 واط / 12 فولت = 2.5 أمبير * 24 ساعة في اليوم * 5 أيام (4 أيام مشمسة متضمنة) = 300 آه بمعدل 2.5 أمبير.
(ملاحظة: يمكن لبطارية بسعة 200 أمبير أن توفر 300 أمبير في الساعة (50٪ إضافية) إذا تم تفريغها أكثر من 120 ساعة عند 2.5 أمبير ، أي 2.5 أمبير لمدة 5 أيام. الآن نحن لا نأخذه بعين الاعتبار)
لذلك ستكون البطارية المختارة 300 آه بمعدل 10 ساعات
سعة بنك البطارية الشمسية:
معدل التفريغ والقدرة
LAB: توفر بطاريات الرصاص الحمضية نسبًا مختلفة من الطاقة في تيارات مختلفة ؛ كلما زاد تيار التفريغ ، كلما انخفض إنتاج السعة.
(انظر الجدول أدناه)
LIB: فرق ضئيل
الجدول 6. معدل التفريغ والقدرة الإنتاجية بطارية الرصاص الحمضية (LAB)
| مدة التفريغ (ساعات) | قطع التيار الكهربائي لبطارية 12 فولت (فولت) | السعة المئوية المتاحة |
|---|---|---|
| 120 | 10.8 | 150 |
| 20 | 10.8 | 115 |
| 10 | 10.8 | 100 |
| 5 | 10.8 | 85 |
| 3 | 10.5 | 72 |
| 1 | 9.6 | 50 |
لذلك ، يتعين علينا اختيار بطارية مناسبة حسب السعة والمدة التي تتطلب النسخ الاحتياطي.
لقد اخترنا بطارية بقوة 300 أمبير في الساعة لنسخة احتياطية لمدة 5 أيام متواصلة عند 30 وات.
تصحيح درجة الحرارة لسعة التفريغ للبطارية الشمسية الاحتياطية
بطارية الرصاص الحمضية: يمكن اعتبار عامل التصحيح التقريبي لدرجة الحرارة 0.5٪ لكل درجة مئوية
بطارية ليثيوم أيون: لا تنطبق
السعة المقدرة مقدرة عند 27 درجة مئوية في الهند. ولكن إذا كانت درجة حرارة التشغيل بعيدة عن درجة الحرارة المرجعية ، فعلينا زيادة أو تقليل سعة آه وفقًا لذلك ، في حالة LAB. كلما انخفضت درجة الحرارة ، انخفضت السعة.
في حساباتنا ، نأخذ من 25 إلى 30 درجة مئوية كدرجة الحرارة ولا نحتاج إلى إجراء تصحيحات.
تصحيح البطارية الشمسية لفقدان الكفاءة في التحويل من الخلايا الشمسية الكهروضوئية إلى البطارية والعاكس
تصحيح فقدان الكفاءة في النقل من SPV إلى البطارية وإلى العاكس
بطارية الرصاص الحمضية: خسارة 15٪
بطارية ليثيوم أيون الشمسية: خسارة 5٪
بافتراض أنه تم اختيار بطارية بقوة 300 أمبير في الساعة ، وإذا تم تطبيق عامل التصحيح ، فسيتم رفع السعة المطلوبة إلى 345 آه (300 * 1.15). لذلك ستوفر هذه البطارية التيار المطلوب ، مع الأخذ في الاعتبار عدم الكفاءة المذكورة أعلاه.
حد العمق الآمن لتفريغ أنظمة البطاريات الشمسية (DOD):
بطارية الرصاص الحمضية: 80٪
بطارية الليثيوم الشمسية: 80٪
سيؤدي هذا الجانب إلى زيادة السعة المطلوبة إلى 345 / 0.8 = 431 آه
عامل الحمولة الزائدة للبطارية الشمسية (سعة احتياطي الطوارئ)
بطارية الرصاص الحمضية: 5٪
بطارية ليثيوم أيون: 5٪
للنظر في الحمل الزائد ، يتعين علينا إضافة 5 إلى 10٪ من السعة التي تم الحصول عليها في الخطوة (د) أعلاه.
لذا فإن السعة ستكون 431 * 1.05 = 452 آه.
قل أن هناك حاجة إلى بطارية 12V 450 Ah
عامل نهاية عمر البطارية الشمسية:
تعتبر بطارية الرصاص الحمضية (أو أي نوع من البطاريات) قد وصلت إلى نهاية عمرها الافتراضي إذا وصلت السعة إلى 80٪.
لذلك علينا إضافة 25٪ إضافية. لذا فإن السعة ستكون 450 / 0.8 أو 450 * 1.25 = 562 آه. يجب اختيار أقرب بطارية سعة. يمكن اختيار رقمين من 200 أو 225 آه من البطاريات على التوازي.
البطارية الشمسية - وقت الشحن
يعتمد وقت الشحن على الإخراج السابق. 10 إلى 15 في المائة إضافية آه ستكون كافية لشحن كامل. يعتمد وقت شحن SPV على الإشعاع الشمسي وفي أي بلد مناخ استوائي ، تشرق الشمس من 6:00 صباحًا إلى 5:00 مساءً. تبلغ كفاءة الكولومبي (أو كفاءة آه) لبطارية الرصاص الحمضية حوالي 90٪ وكفاءة الطاقة (أو كفاءة Wh) تبلغ 75٪. من ناحية أخرى ، تبلغ كفاءة شحن بطارية ليثيوم أيون 95 إلى 99٪.
البطارية الشمسية - سهولة التركيب
كلا النوعين من البطاريات يمكن تركيب بطاريات الرصاص الحمضية أو بطارية ليثيوم أيون دون أي صعوبة. يجب أن تكون البطاريات محمية من موجات الحرارة والرياح عالية السرعة.
ما هي البطاريات الشمسية التي تكلف أفضل على المدى الطويل؟
سيقودك اعتبار التكلفة إلى نوع حمض الرصاص كما هو موضح في البداية. إذا تم أخذ تكلفة بطارية الرصاص الحمضية بنسبة 100٪ (على أساس كيلو وات في الساعة) ، فستتكلف بطارية ليثيوم أيون ما بين 500 إلى 1000٪ (5 إلى 10 مرات أكثر تكلفة بالمعدلات السائدة ، 2020).
متوسط العمر المتوقع للبطارية الشمسية
إذا تم أخذ عمر بطارية الرصاص الحمضية بنسبة 100 %, فستستمر بطارية Li-ion (غير LFP) لفترة أطول مرتين على الأقل ، في حين أن عمر بطارية LFP Li-ion ليس طويلاً مثل Li-ion الأخرى الكيمياء. ومع ذلك ، يجب ملاحظة أن الاستثمار في بطارية ليثيوم أيون يتطلب استثمارات إضافية في أنظمة إدارة البطارية المعقدة باهظة الثمن.
كم عدد الألواح الشمسية وات لشحن بطارية 12V الشمسية؟
كم عدد الواط من الطاقة الشمسية لشحن بطارية 12 فولت؟
الإجابة الصحيحة: تعتمد القوة الكهربائية المطلوبة للوحة SPV على سعة البطارية.
توفر الألواح الشمسية للبطارية الشمسية بجهد 12 فولت (يتم تصنيف معظم الألواح الكهروضوئية الشمسية بجهد 12 فولت) مصدر جهد من 13.6 إلى 18 فولت. يمكن أن يكون للقوة الكهربائية أي قيمة ، ولكن كلما زادت القوة الكهربائية ، قلت المدة ، تتم إعادة شحن البطارية. وبالمثل ، كلما زادت كثافة الإشعاع الشمسي ، زاد التيار الناتج. تحتوي معظم اللوحات التي تبلغ قوتها 100 وات بجهد 12 فولت على 30 أو 32 خلية تولد حوالي 0.5 فولت لكل منها ، وكلها متصلة في سلسلة لإنتاج دائرة مفتوحة من 16 إلى 18 فولت. ستنخفض إلى حوالي 15 فولت عند توصيل الحمل.
كم عدد الأمبيرات التي يمكن أن تنتجها لوحة شمسية 12V / 100W؟
على الرغم من تصنيف اللوحة على أنها 12V ، فإنها ستنتج حوالي 18 فولت وهكذا:
ينتج التيار بالأمبير = 100 واط / 18 فولت = 5.5 أمبير.
الآن ، نحن نعرف الجهد والتيار الذي توفره الألواح الشمسية الكهروضوئية خلال الساعات المشمسة.
لكن لا يمكننا توصيل خرج الألواح الكهروضوئية الشمسية مباشرة بأطراف البطارية. هنا ، تأتي أجهزة التحكم في الشحن للحصول على المساعدة. يتم إدخال البطارية بين جهاز التحكم في الشحن والعاكس. يتم توصيل خرج اللوحة الكهروضوئية الشمسية بجهاز التحكم في الشحن.
تساعد وحدة التحكم في الشحن في مراقبة مقدار الطاقة المخزنة في البطاريات لمنع الشحن الزائد. ستعمل أجهزة التحكم في الشحن أيضًا على حماية البطارية من الإفراط في التفريغ والشحن الزائد.
اعتمادًا على قدرة البطارية بالساعة (Ah) ، ستختلف المدة لشحن كامل. إذا افترض المرء أن الإشعاع الشمسي متاح لمدة 7 ساعات ، فإن دخل البطارية سيكون 7 × 5.5 أ = 38.5 آه ؛
يعتمد ما إذا كانت البطارية الشمسية مشحونة بالكامل أم لا على الإخراج السابق من البطارية. إذا كان الناتج السابق أقل من 38.5 آه ، يمكننا أن نفترض بأمان أن البطارية مشحونة بالكامل. يرجى ملاحظة أن كفاءة كولومبيك (أو كفاءة آه) لبطارية حمض الرصاص تبلغ حوالي 90٪ وكفاءة الطاقة (أو كفاءة Wh) تبلغ 75٪.
ومن ثم سيكون الإدخال الفعلي 38.5 آه * 0.90 = 34.65 آه. سيكون لكفاءة Watt-hour قيمة أقل ، اعتمادًا على جهد الخرج للوحة الكهروضوئية الشمسية.
إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من التيار (أمبير) للشحن السريع ، فيمكن توصيل المزيد من الألواح الكهروضوئية الشمسية بالتوازي.
يجب أيضًا مراعاة القبول الحالي للبطارية.
هنا ، تأتي أجهزة التحكم في الشحن للحصول على المساعدة
وبالمثل ، بالنسبة للوحة الكهروضوئية الشمسية المحمولة بقدرة 10 وات (المستخدمة في فانوس محمول ببطارية 12 فولت / 7 أمبير في الساعة) ، سيكون التيار الناتج 10 واط / 18 فولت = 0.55 أمبير
كيفية توصيل لوحة شمسية 24 فولت ببطارية شمسية 12 فولت؟
كالعادة ، يتم توصيل اللوحة الكهروضوئية الشمسية بالبطارية من خلال وحدة تحكم شحن (أو وحدة تحكم شحن MPPT ، وحدة تحكم شحن تتبع نقطة الطاقة القصوى). طالما أن هناك جهاز تحكم في الشحن ، فلا داعي للقلق بشأن ناتج الجهد العالي. ولكن يجب الحرص على عدم تجاوز الحد الأقصى المحدد في الجزء الخلفي من اللوحة. بالطبع ، ستحصل البطارية الشمسية على شحن سريع متحكم فيه.
ملحوظة: وحدة التحكم في الشحن MPPT أو الحد الأقصى لوحدة التحكم في الشحن هي عبارة عن محول إلكتروني من DC إلى DC يعمل على تحسين التوافق بين الألواح الكهروضوئية الشمسية وبنك البطارية أو شبكة المرافق. أي أنها تقوم بتحويل ناتج تيار مستمر عالي الجهد من الألواح الشمسية وغيرها من الأجهزة المماثلة مثل مولدات الرياح ، إلى الجهد المنخفض اللازم لشحن البطاريات
كيفية توصيل الألواح الشمسية بالبطارية؟
لا ينبغي توصيل اللوحة الكهروضوئية الشمسية بالبطارية مباشرة إلا إذا كانت مخصصة لتلك البطارية بالتحديد. يتم إدخال وحدة تحكم شحن بسيطة بين لوحة الطاقة الشمسية الضوئية والبطارية من أجل الأداء السلس للنظام.
كيف تحسب الألواح الشمسية والبطارية والعاكس؟
كيف تحسب الألواح الشمسية وحجم البطارية؟
الخطوة الأولى هي معرفة متطلبات التحميل للمستخدم.
أ. أنبوب خفيف 40 وات
ب. مروحة سقف 75 وات
ج. لمبات ليد (عدد 3 * 5 وات) 15 وات
د. كمبيوتر محمول 100 وات
احسب إجمالي القوة الكهربائية وكذلك المدة التي سيتم استخدام الأجهزة خلالها.
لنفترض أن المجموع الكلي 230 واط. في أي وقت يؤخذ في الاعتبار استخدام 50٪. تستغرق مدة الاستخدام 10 ساعات.
لذلك ، ستكون متطلبات الطاقة للأجهزة = (230/2) W * 10 h = 1150 Wh في اليوم.
قم بضرب إجمالي متطلبات Watt-hour في اليوم من خلال الأجهزة في 1.3 (الطاقة المفقودة في النظام) 1150 * 1.3 = 1495 Wh ، مقربًا إلى 1500 Wh (هذه هي الطاقة التي يجب توفيرها بواسطة الألواح الشمسية الكهروضوئية. )
متطلبات الألواح الشمسية الكهروضوئية
بافتراض أن متطلبات الطاقة (Wh) لمدة 10 ساعات ستكون = 1500 واط. تشعيع الصيف ربما من 8 إلى 10 ساعات. في الشتاء والأيام الملبدة بالغيوم ، قد تكون مدة سطوع الشمس 5 ساعات. نأخذ القيمة السابقة لحساب متطلبات طاقة اللوحة
ومن ثم ، فإن الطاقة المطلوبة من SPV هي 1500 واط / 10 ساعات من أشعة الشمس = 1500 واط.
في المتوسط ، ستنتج لوحة كهروضوئية شمسية واحدة بقدرة 12 فولت / 100 وات حوالي 1000 وات / ساعة من الشحن (10 ساعات * 100 وات). وبالتالي ، فإن عدد الألواح الشمسية الكهروضوئية المطلوبة = 1500 واط / 1000 واط = 1،50 ، مقربًا إلى لوحتين من 12 فولت / 100 وات. نحن بحاجة إلى 200 واط من الألواح الشمسية الكهروضوئية ، أي لوحتان على التوازي. أو يمكن استخدام لوحة واحدة بقدرة 360 وات.
إذا أخذنا 5 ساعات من العزل الشمسي ، فقد نحتاج إلى 1500 واط / 500 واط ساعي = 3 ألواح متوازية أو يمكن استخدام لوحة كهروضوئية شمسية واحدة بقدرة 360 واط.
ملحوظة:
قد لا يكون هذا الناتج الكهروضوئي الشمسي كافيًا في فصل الشتاء ، حيث أخذنا 10 ساعات من العزل الشمسي للحساب. لكن في الحسابات الأخيرة ، نأخذ يومين بلا شمس ، وبالتالي قد لا يكون الناتج مشكلة في الشتاء. علينا أن نتحمل هذه المخاطرة لتجنب زيادة تكلفة الألواح الشمسية الكهروضوئية.
بالنسبة للوحة الكهروضوئية الشمسية 100 واط ، يتم تطبيق المعلمات التالية
قوة الذروة (Pmax) = 100 واط
أقصى جهد كهربائي (VAmp = 18 فولت
أقصى تيار للطاقة (IMP) = 5.57 أمبير (100 واط / 17.99 فولت)
جهد الدائرة المفتوحة (VOC) = 21.84 فولت
تيار الدائرة القصيرة (ISC) = 6.11 أ
كفاءة الوحدة النمطية (تحت STC) = 13.67٪
الحد الأقصى لتصنيف الصمامات المقترح = 15 أ
تؤثر كفاءة الألواح الشمسية الكهروضوئية في تحديد مساحة الألواح الشمسية. كلما انخفضت الكفاءة ، زادت المساحة المطلوبة. تتراوح كفاءات الألواح المتاحة تجارياً من 8 إلى 22 %, كل هذا يتوقف على تكلفة الألواح الشمسية الكهروضوئية.
تحجيم البطارية الشمسية المنزلية
هذا هو أصعب جزء من تمرين التحجيم. لكن عملية حسابية بسيطة ستظهر أننا نحتاج إلى بطارية 12V / 125Ah. كيف؟
1500 واط / 12 فولت = 125 آه (تذكر Wh = Ah * V. Ah = Wh / V).
ولكن هناك العديد من أوجه القصور التي يتعين علينا مراعاتها قبل الانتهاء من سعة البطارية. هم انهم:
أ. تصحيح فقدان الكفاءة في نقل الطاقة من الألواح الشمسية الكهروضوئية إلى البطارية والعاكس (15 إلى 30 %. تم أخذها في الاعتبار عند حساب إجمالي متطلبات الساعة 1200 وات في الساعة لتصبح 1560 وات في الساعة ، عن طريق أخذ خسارة 30٪ تحت قسم “كيف تحسب الألواح الشمسية والبطارية والعاكس؟” في الاعلى.)
ب. حد DOD الآمن: (80 %. العامل 1.0 يصبح 1 / 0.8 = 1.25) (ملاحظة: معظم المهنيين يعتبرون حد العمق الآمن للتفريغ (DoD) 50 %. إنه منخفض جدًا). علاوة على ذلك ، نحن نخطط لأربعة أيام مشمسة. لنهاية عمر وزارة الدفاع بنسبة 50٪ ، سيكون العامل 1 / 0.5 = 2.
ج. عامل الحمولة الزائدة (سعة احتياطي الطوارئ) (5 %. العامل 1.25 يصبح 1.25 * 1.05 = 1.31).
د. عامل نهاية العمر: (80٪. عندما تبلغ البطارية 80٪ من سعتها المقدرة ، يقال أن العمر قد انتهى ، لذا يصبح العامل 1.31 1.31 / 0.8 أو 1.31 * 1.25 = ~ 1.64).
وبالتالي ، فإن سعة البطارية ستكون تقريبًا مرتين = 125 * 1.64 = ~ 206 آه بمعدل 10 ساعات. ستكون أقرب سعة متاحة هي 12V / 200Ah بمعدل 10 ساعات.
ملحوظة:
- قمنا بحساب يوم واحد فقط ، أي 10 ساعات في اليوم.
- لقد افترضنا 50٪ من إجمالي الحمل البالغ 2
- لم نأخذ في الاعتبار ، أي أيام مشمسة (أو خالية من الشمس).
- عادةً ما يأخذ جميع المهنيين استقلالية من 3 إلى 5 أيام (أي أيام لا تُشمس فيها الشمس) ؛
- إذا أخذنا استقلالية لمدة يومين ، فستكون سعة البطارية 200 + (200 * 2) = 600 آه.
- يمكننا استخدام ثلاثة أرقام من بطاريات 12V / 200 Ah بالتوازي. أو يمكننا استخدام ستة أعداد من خلايا 2V شديدة التحمل بسعة 600 آه على التوالي.
تحجيم العاكس الشمسي
يجب أن يكون معدل إدخال العاكس متوافقًا مع إجمالي الطاقة الواط للأجهزة. يجب أن يكون للعاكس نفس الجهد الاسمي للبطارية. بالنسبة للأنظمة المستقلة ، يجب أن يكون العاكس كبيرًا بما يكفي للتعامل مع المقدار الإجمالي للقوة الكهربائية المستخدمة. يجب أن يكون معدل القوة الكهربائية للعاكس أكبر بنسبة 25٪ تقريبًا من إجمالي طاقة الأجهزة. إذا تم تضمين أجهزة شوكية مثل الغسالات وضواغط الهواء والخلاطات وغيرها في الدائرة ، فيجب أن يكون حجم العاكس على الأقل 3 أضعاف سعة تلك الأجهزة لرعاية التيار أثناء البدء.
في الحساب أعلاه ، إجمالي القوة الكهربائية هو 230 واط (أي ، حمولة كاملة). عندما نقوم بتضمين هامش أمان بنسبة 25 ٪ ، فإن تصنيف العاكس سيكون 230 * 1.25 = 288 وات.
إذا لم نقم بتضمين الأجهزة المسننة مثل الغسالات وما إلى ذلك ، فإن العاكس 12V / 300 W يكفي. خلاف ذلك ، علينا أن نذهب إلى العاكس 1000 واط (أو 1 كيلو واط).
تحجيم وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية
يجب أن يتطابق جهاز التحكم في الشحن الشمسي مع القوة الكهربائية لمجموعة الكهروضوئية والبطاريات. في حالتنا نحن نستخدم الألواح الشمسية 12V / 300 Watts. للوصول إلى القسمة الحالية 300 واط على 12 فولت = 25 أمبير ثم تحديد نوع جهاز التحكم بالشحن الشمسي المناسب لتطبيقك. علينا التأكد من أن جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية لديه سعة كافية للتعامل مع التيار من مجموعة الكهروضوئية.
وفقًا للممارسة القياسية ، فإن تحجيم جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية هو أخذ تيار الدائرة القصيرة (Isc) للصفيف الكهروضوئي ، وضربه في 1.3
تصنيف وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية = إجمالي تيار الدائرة القصيرة لمجموعة PV = (2 * 6.11 A) × 1.3 = 15.9 A.
مع الأخذ في الاعتبار حساب القوة الكهربائية الموضح أعلاه ، يجب أن تكون وحدة التحكم في الشحن 12V / 25 A (بدون ماكينات سبايك وغسالات Kike وما إلى ذلك)
كيفية شحن البطارية باستخدام الألواح الشمسية؟
كيفية شحن بطاريات الرصاص الحمضية 12 فولت باستخدام الألواح الشمسية؟
هل يمكنك شحن بطارية السيارة بألواح شمسية؟
النقطة الأولى التي يجب ملاحظتها هي أنه يجب أن يكون هناك توافق بين البطارية واللوحة الشمسية الكهروضوئية. على سبيل المثال ، يجب أن تكون اللوحة الكهروضوئية الشمسية 12 فولت إذا كنت تريد شحن بطارية 12 فولت. نعلم جميعًا أن الطاقة الشمسية الكهروضوئية بتصنيف 12 فولت / 100 واط ستنتج ما يقرب من 18 فولت من جهد الدائرة المفتوحة (VOC) والجهد الأقصى للطاقة 16 فولت (VAmp) وأقصى تيار للطاقة (IMP) يبلغ 5.57 أمبير (100 واط) / 17.99 فولت)
بمجرد معرفة تصنيفات جهد وسعة البطارية أو توفرها ، يمكن اتباع الحسابات الموضحة في القسم أعلاه.
أهم جانب هو أنه لا ينبغي توصيل البطارية مباشرة بلوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. كما تمت مناقشته سابقًا ، يجب استخدام جهاز تحكم في الشحن وعاكس من التصنيفات المناسبة.
أو
إذا كان بإمكان المستخدم مراقبة جهد طرف البطارية (TV) (أي استمر في أخذ قراءات جهد طرف البطارية بين الحين والآخر) ، فيمكن توصيل اللوحة الكهروضوئية الشمسية بالبطارية مباشرة. بمجرد شحن البطارية بالكامل ، يجب إنهاء الشحن. تعتمد معايير الشحن الكامل على نوع البطارية. على سبيل المثال ، إذا كان نوعًا من بطاريات الرصاص الحمضية مغمورة ، فيمكن أن يصل التليفزيون المشحون إلى 16 فولت أو أكثر لبطارية 12 فولت. ولكن إذا كان من النوع الذي يتم تنظيمه بواسطة الصمام (ما يسمى بالنوع المختوم) ، فيجب ألا يُسمح للجهد في أي وقت بتجاوز 14.4 لبطارية 12 فولت.
كيفية توصيل البطارية باللوحة الشمسية؟
كيفية توصيل الألواح الشمسية ببطاريات RV؟
الأسلاك الخاصة بلوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للمركبات الترفيهية (RV) هي نفس لوحات SPV الأخرى. لا ينبغي توصيل لوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية مباشرة بالبطاريات. سيكون للعربة RV جهاز التحكم في الشحن الخاص بها ومكونات النظام الأخرى كما هو الحال في SPV على السطح.
اعتمادًا على ناتج الطاقة الشمسية الكهروضوئية (الأهم ، الجهد) ، يجب إجراء توصيلات البطاريات. إذا كان ناتج الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو 12 فولت ، فيمكن توصيل بطارية واحدة بجهد 12 فولت عبر وحدة تحكم الشحن المناسبة. إذا كان لديك المزيد من بطاريات 12 فولت كقطع غيار ، فيمكن توصيل هذه البطاريات الاحتياطية بـ SPV بالتوازي مع البطارية المتصلة بالفعل. لا تقم بتوصيلهم في سلسلة.
إذا كان لديك رقمان من بطاريات 6 فولت ، فقم بتوصيلهما على التوالي ثم بلوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
إذا كان جهد خرج لوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية 24 فولت ، فيمكنك توصيل رقمين من بطاريات 12 فولت في السلسلة.
هل يستحق الحصول على بطارية شمسية؟
نعم ، الأمر يستحق الحصول على بطارية شمسية. تم تصميم البطاريات الشمسية خصيصًا لتطبيقات الطاقة الشمسية ولذا فهي تتمتع بعمر أطول من الأنواع الأخرى من بطاريات الرصاص الحمضية. يمكن أن تتحمل درجات حرارة تشغيل أعلى وتوفر عمرًا أطول لتطبيق التفريغ المنخفض المقصود. علاوة على ذلك ، فهي من النوع الذي يتم تنظيمه بواسطة الصمامات وبالتالي فإن تكلفة الصيانة تقارب الصفر. لا حاجة لعمل إضافة الماء الدورية في الخلايا.
إذا كنت تقصد نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، فالجواب هو: أين تريد استخدامه؟ هل هو مكان بعيد بدون اتصال بالشبكة؟ إذن فهي بالتأكيد مربحة وفعالة من حيث التكلفة.
باستثناء جزء البطارية منه ، تتمتع جميع المكونات الأخرى بعمر افتراضي متوقع يزيد عن 25 عامًا. ستفوق الفائدة المالية النهائية التي توفرها الطاقة الشمسية بكثير أي ثمن تدفعه مقابل الطاقة الشمسية.
تعتمد فترة استرداد التكلفة بشكل أساسي على تكلفة الكهرباء من DISCOMs.
هل البطارية الشمسية فعالة من حيث التكلفة؟
فترة الاسترداد = (التكلفة الإجمالية للنظام – قيمة الحوافز) ÷ تكلفة الكهرباء ÷ الاستخدام السنوي للكهرباء
بالنسبة لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 1 كيلو وات ، تبلغ التكلفة المعيارية 65000 روبية. الدعم الحكومي هو 40000 روبية.
يمكن أن يكون لديك حساباتك الخاصة.
كيف تحافظ على الألواح الشمسية من الشحن الزائد للبطارية الشمسية؟
يتم تصنيع جميع أجهزة الشحن وفقًا لممارسات التصنيع الجيدة. عند توصيل وحدة تحكم الشحن بين لوحة SPV والبطارية ، فلا داعي للقلق بشأن أجهزة الشحن.
ولكن ، يعد جهاز تعقب الحد الأقصى الرقمي ( MPPT ) خيارًا جيدًا بدلاً من جهاز التحكم في الشحن البسيط. MPPT عبارة عن محول إلكتروني من DC إلى DC يعمل على تحسين التطابق بين المصفوفة الشمسية (الألواح الكهروضوئية) وبنك البطارية. إنه يستشعر إخراج التيار المستمر من الألواح الشمسية ، ويغيره إلى تيار متردد عالي التردد وينخفض إلى جهد تيار مستمر مختلف وتيار لمطابقة متطلبات الطاقة للبطاريات تمامًا. يتم شرح فائدة وجود MPPT أدناه.
ما هو افضل شاحن بطارية شمسي؟
تم بناء معظم الألواح الكهروضوئية لإخراج من 16 إلى 18 فولت ، على الرغم من أن معدل الجهد الاسمي للوحة SPV هو 12 فولت ، لكن البطارية الاسمية 12 فولت قد يكون لها نطاق جهد فعلي من 11.5 إلى 12.5 فولت (OCV) اعتمادًا على الحالة من تهمة (SOC). في ظل ظروف الشحن ، يجب توصيل مكون جهد إضافي إلى البطارية. في أجهزة التحكم بالشحن العادي ، يتم تبديد الطاقة الإضافية التي تنتجها لوحة SPV كحرارة ، بينما تستشعر MPPT متطلبات البطارية وتعطي طاقة أعلى إذا تم إنتاج طاقة أعلى بواسطة لوحة SPV. وبالتالي ، يتم تجنب الفاقد والشحن الزائد والشحن الزائد باستخدام MPPT.
تؤثر درجة الحرارة على أداء لوحة SPV. عندما ترتفع درجة الحرارة تنخفض كفاءة لوحة SPV. (ملاحظة: عندما تتعرض لوحة SPV لدرجة حرارة أعلى ، سيزداد التيار الناتج عن لوحة SPV ، بينما سينخفض الجهد. نظرًا لأن الانخفاض في الجهد يكون أسرع من الزيادة في التيار ، تقل كفاءة لوحة SPV.). على العكس من ذلك ، في درجات الحرارة المنخفضة ، تزداد الكفاءة. في درجات حرارة أقل من 25 درجة مئوية (وهي درجة حرارة ظروف الاختبار القياسية ( STC ) ، تزداد الكفاءة. لكن الكفاءة سوف تتوازن على المدى الطويل.
كيف تحسب وقت شحن البطارية الشمسية بواسطة الألواح الشمسية؟
في البداية ، يجب أن نعرف
1. حالة شحن البطارية (SOC)
2. سعة البطارية &
3. خصائص إخراج لوحة SPV.
يشير SOC إلى السعة المتاحة للبطارية. على سبيل المثال ، إذا كانت البطارية مشحونة بنسبة 40٪ ، فإننا نقول إن SOC هو 40٪ أو 0.4 عامل. من ناحية أخرى ، يشير عمق التفريغ (DOD) إلى السعة التي تمت إزالتها بالفعل من البطارية. في المثال أعلاه لـ 40٪ SOC ، DOD هي 60 %.
SOC + DOD = 100 %.
بمجرد أن نعرف SOC ، يمكننا تحديد مقدار الطاقة التي يجب توفيرها للبطارية لشحنها بالكامل.
كيف تشحن البطارية الشمسية؟
إذا كان الناتج من لوحة SPV هو 100 واط وكانت مدة الشحن 5 ساعات ، فإن الإدخال في البطارية هو 100 واط * 5 ساعات = 500 واط. بالنسبة لبطارية بجهد 12 فولت ، فهذا يعني أننا قدمنا إدخالًا قدره 500 واط / 12 فولت = 42 أمبير. إذا افترضنا أن سعة البطارية 100 آه ، فهذا يعني أننا قمنا بشحن 42٪ من SOC ، إذا كانت البطارية فارغة تمامًا. لو تم تفريغ 40٪ فقط من البطارية (40٪ DOD ، 60٪ SOC) ، فإن هذا الإدخال كافٍ لشحن كامل.
الطريقة الصحيحة هي تضمين جهاز التحكم بالشحن ، والذي سيتولى شحن البطارية.
ما حجم الألواح الشمسية لبطارية 7 آه؟
تعد لوحة SPV بقدرة 12V-10 W p جيدة لبطارية VRLA 7.5Ah. يجب تضمين جهاز التحكم بالشحن 12V-10A في الدائرة. سيكون لدى وحدة التحكم في الشحن أحكام لتحديد فصل البطارية (11.0 ± 0.2 فولت أو حسب الحاجة) وإعادة توصيل (12.5 ± 0.2 فولت أو حسب الحاجة) إعدادات الجهد. سيتم شحن بطارية VR عند 14.5 ± 0.2 فولت في وضع الجهد الثابت.
ستعطي لوحة 10 وات 10Wh (0.6A @ 16.5V) على مدى ساعة في ظل ظروف الاختبار القياسية (1000W / m 2 و 25 درجة مئوية – ما يعادل ساعة واحدة من أشعة الشمس “الذروة”). مقابل حوالي 5 ساعات من أشعة الشمس في الصيف ستعطي 50 واط. وبالتالي ، سيتم إدخال إدخال 50 واط / 14.4 فولت = 3.47 أمبير في البطارية.
هل ستشحن الألواح الشمسية بطارية شمسية بالكامل؟
لا ينبغي أبدًا استخدام الألواح الشمسية وحدها لشحن البطارية. كما هو موضح أعلاه ، يجب إدخال وحدة تحكم شحن لوحة كهروضوئية بين اللوحة والبطارية. سيهتم جهاز التحكم بالشحن بإكمال الشحن.
كم عدد الألواح والبطاريات الشمسية لتشغيل المنزل؟
لا توجد إجابة مباشرة على هذا السؤال لأن لكل أسرة متطلبات الطاقة الفريدة الخاصة بها. يمكن أن يكون لمنزلين من نفس الحجم احتياجات طاقة مختلفة تمامًا.
لذا اتبع العملية الموضحة أدناه للوصول إلى المواصفات المناسبة للوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والبطاريات وأجهزة التحكم في الشحن.
الخطوة 1. احسب احتياجات الطاقة اليومية واحتياجات الطاقة للمنزل.
الجدول 7. احتياجات الطاقة اليومية واحتياجات الطاقة
| الأجهزة | الأجهزة الكهربائية / الكهربائية | لا. | إجمالي W | 5 ساعات من الاستخدام وإجمالي حاجة Wh كل يوم |
|---|---|---|---|---|
| مصابيح لد | 10 واط | 10 | 100 | 5 ساعات؛ 500 Wh أو 0.5 kWh أو الوحدة (15 kWh في الشهر) |
| مراوح السقف | 75 واط | 3 | 225 | 5 ساعات؛ 1.25 وحدة (15 + 37.5 = 52.5 كيلو واط ساعة في الشهر) |
| مصابيح الأنبوبة | 40 واط | 4 | 160 | 5 ساعات؛ 0.8 كيلو واط ساعة (52.5 + 24 = 76.5 كيلو واط ساعة في الشهر) |
| حاسوب محمول | 100 واط | 1 | 100 | 10 ساعات؛ 1.0 وحدة (76.5 + 30 = 106.5 كيلو واط ساعة في الشهر) |
| ثلاجة | 300 واط (200 لتر) | 1 | 300 | 5 ساعات 1.5 وحدة (106.5 + 45 = 152 كيلو واط ساعة في الشهر) |
| غسالة | 1000 واط | 1 | 1000 | 1 ساعة 1 وحدة (152 + 30 = 182 كيلو واط ساعة في الشهر) |
1. إجمالي احتياجات الطاقة في اليوم = 182 كيلو واط ساعة / 30 يومًا = 6.07 كيلو واط ساعة ، قل 6000 واط ساعي
2. ولكن في أي وقت لا يتم استخدام 6000 Wh أعلاه بالكامل. لذلك يجب حساب متوسط الحاجة في Wh. يمكننا أخذ 50٪ من 6000 = 3000 واط.
الخطوة 2. حساب احتياجات الطاقة الشمسية اليومية للمنزل.
- 3000 واط في الساعة / 5 ساعات = 600 واط أو 0.6 كيلو واط هو مطلوب.
- لكن علينا أن نأخذ في الاعتبار كفاءة لوحة SPV. لذا اقسم هذه القيمة على 0.9. نحصل على 0.6 / 0.9 = 666 واط
- يمكننا اختيار أربع لوحات من 365 واط (P Max = 370 W) (على سبيل المثال ، LG365Q1K-V5). عند استخدام اثنين على التوازي واثنين على التوالي ، لدينا 1380 (W مقدر ) إلى 1480 (W @ 40C ° ) بجهد 74.4 (V MPP ).) إلى 87.4 V (V OCV ). التيار المقدر للصفيف هو 19.94 أ
الخطوه 3. احسب احتياجات الطاقة للبطارية الشمسية
1. يمكن تفريغ البطاريات بنسبة 80٪ فقط في تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية. لذا قسّم هذا Wh على 0.8 ؛ 6300 / 0.8 = 7875 وات
2. مرة أخرى ، بالنسبة للمخزون الاحتياطي (ليس أيام الأحد – يومين) ، يتعين علينا مضاعفة هذا في 1 + 2 = 3. إذن ، البطارية المطلوبة في الساعة 7875 واط في الساعة * 3 = 23625 واط.
3. لتحويل Wh إلى Ah ، علينا تقسيم Wh على جهد البطارية المراد شراؤها. 23625 واط / 48 فولت = 492 آه. أو 23625/72 = 328 آه.
-
- إذا اخترنا نظام 48 فولت ، فإن بطارية الجل الأنبوبي ميكروتكس العلامة التجارية 6 OPzV420 الشمسية VRLA هي البطارية المثالية (24 عددًا من الخلايا 2 فولت من 512 آه @ سي 10 ) مصممة بشكل فريد للتطبيقات الشمسية. إذا اخترنا نظام 72 فولت ، فإن النوع 6 OPzV300 (36 عددًا من الخلايا 2 فولت 350 آه @ ج 10 ) يعد جيدًا.
-
- إذا أردنا بطاريات AGM VRLA لنظام 48 فولت ، فإن بطاريات العلامة التجارية ميكروتكس بستة أرقام من بطارية M 500V (8V ، 500 Ah @ C 10 ) هي البطارية المثالية المصممة خصيصًا لتطبيقات الطاقة الشمسية طويلة العمر. إذا اخترنا نظام 72 V ، فإن Microtex Brand تسعة أرقام من نوع M 300 V (8V ، 300 Ah @ C 10 ) جيدة
هذه البطاريات مضغوطة وقابلة للتكديس في أرفف أفقية ، مع طباعة قدم منخفضة
الخطوة 4. احسب مواصفات جهاز التحكم بالشحن
نظرًا لأننا نستخدم بطارية ذات 48 فولت (24 خلية) من التصنيف الاسمي ، فإننا نحتاج إلى 2.4 فولت * 24 = 57.6 فولت. مع جهاز التحكم بالشحن MidNite Solar’s Classic 150 ، سيكون تيار الشحن 25.7 أمبير بجهد شحن 57.6 فولت (لبطارية 48 فولت).
إذا استخدمنا بطارية 72 فولت (36 خلية) التصنيف الاسمي ، فإننا نطلب 2.4 فولت * 36 = 86.4 فولت متحكم الشحن. مع جهاز التحكم بالشحن MidNite Solar’s Classic 150 ، سيكون تيار الشحن 25.7 أمبير لهذا الجهد ، وسيكون تيار شحن البطارية 25.7 أ. مشكلة في نظام بطارية 72 فولت هي أنه يتعين علينا إضافة لوحة أخرى في السلسلة ؛ لذلك يجب شراء ما مجموعه 6 لوحات (بدلاً من 4). ومن ثم فمن الأفضل استخدام نظام بطارية 48 فولت.
فيما يتعلق بمتطلبات تيار تفريغ الشحنات ، نظرًا لأننا نستخدم MPPT من 150V / 86 A ، سيتم الاهتمام بتيارات تفريغ الشحن بشكل صحيح بواسطة MPPT.
لكن الشركات المصنعة تتطلب جهد شحن يتراوح من 2.25 إلى 2.3 فولت لكل خلية (Vpc) ، ويمكن ضبط جهد الشحن عند مستويات الجهد المحددة.
كيف تستخدم الطاقة الشمسية بدون بطاريات؟
لا يُنصح باستخدام لوحات SPV مباشرةً ، ما لم يكن جهد المصفوفة والجهاز متوافقين ، يجب أن يكون الجهاز أيضًا من النوع DC.
خلاف ذلك ، يجب أن يكون هناك دائمًا جهاز تحكم في الشحن PWM أو MPPT متطور.
في حالة عدم وجود بطارية لتخزين الطاقة ، يتعين علينا بيع الطاقة المنتجة الزائدة إلى DISCOM المحلية. لذلك يجب أن يكون نظام SPV متصل بالشبكة.
قامت شركة Abengoa ، وهي شركة للطاقة المتجددة مقرها في إسبانيا ، ببناء العديد من محطات الطاقة الشمسية التي تخزن الطاقة الزائدة في الملح المصهور ، والذي يمكنه امتصاص درجات حرارة عالية للغاية دون تغيير الحالة. حصل أبينجوا مؤخرًا على عقد آخر لبناء محطة تخزين للطاقة الشمسية تعتمد على الملح بقدرة 110 ميجاوات في تشيلي ، والتي ينبغي أن تكون قادرة على تخزين 17 ساعة من الطاقة في الاحتياطي. [https://www.popularmechanics.com/science/energy/a9961/3-clever-new-ways-to-store-solar-energy-16407404/]
تتمثل إحدى الأفكار المطورة حديثًا في ضخ المياه باستخدام الكهرباء من الألواح الشمسية إلى المرتفعات (على سبيل المثال على السطح) مما يعني أنها تخزن الطاقة الكامنة التي يمكن تحويلها بعد ذلك إلى طاقة حركية عند نقلها ومن ثم الكهرباء عند استخدام هذه المياه المتدفقة لتدوير التوربينات. هذا مثل مزيج الطاقة الشمسية والكهرمائية!
هناك طريقة أخرى تتمثل في توجيه الطاقة من نظامك الكهروضوئي إلى محلل كهربائي للماء يولد غاز الهيدروجين من الماء. يتم تخزين غاز الهيدروجين هذا ويمكن استخدامه لاحقًا كبطارية لتوليد الكهرباء. يستخدم هذا بشكل أساسي للأغراض الصناعية. [ https://www.environmentbuddy.com/energy/how-to-store-solar-energy-without-battery/ ]
سوف تمتص الألواح الشمسية الفوتونات من الشمس والتي ستدخل في النظام حيث يتم تسخين سبيكة الألومنيوم وتتحرك من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. بهذه الطريقة ، تسمح بتخزين كمية كثيفة جدًا من الطاقة في المادة التي سيتم إرسالها كحرارة إلى مولد ستيرلينغ. ومن هناك تتحول إلى كهرباء بدون انبعاثات وبتكلفة أقل. https://www.sciencetimes.com/articles/25054/20200318/breakthrough-concept-for-storing-energy-without-batteries.htm
كيف تختبر البطارية الشمسية؟
صاغت منظمة المعايير الهندية IS 16270: 2014 لاختبار الخلايا والبطاريات الثانوية للتطبيقات الكهروضوئية الشمسية. رقم مواصفات IEC IEC 62133: 2012 متاح أيضًا. هاتان المواصفات متطابقة.
الاختبارات التالية موصوفة بالتفصيل:
- تصنيف القدرة
- التحمل (اختبار دورة الحياة)
- الاحتفاظ بالشحن
- التحمل الدوري في التطبيقات الكهروضوئية (الظروف القاسية)
- التعافي من الكبريتات
- فقدان الماء عند شحن الطفو
- اختبارات الكفاءة
هل يمكنني شحن بطارية مباشرة من لوحة شمسية؟
لا يُنصح باستخدام لوحات SPV مباشرةً ، ما لم يكن جهد المصفوفة والجهاز متوافقين ، يجب أن يكون الجهاز أيضًا من النوع DC.
كيف تعمل بنوك البطاريات الشمسية؟
مثل أي بنوك بطاريات أخرى ، توفر البطارية الشمسية أيضًا الطاقة عند الطلب. اعتمادًا على متطلبات الطاقة والمدة التي تتطلبها هذه الطاقة ، سيتم تحديد سعة بنك البطارية وتكوينه.
ستحدد الطاقة المطلوبة والمدة أيضًا سعة الألواح الشمسية.
يتم توصيل الألواح الشمسية والبطارية عبر جهاز التحكم بالشحن بحيث لا تتلف البطارية أو الأجهزة بسبب الجهد الزائد أو التيار. مرة أخرى ، سيكون التيار من البطارية هو DC وسيتم تحويل هذا التيار المستمر إلى تيار متردد كما هو مطلوب بواسطة العاكس الشمسي. قد يتم توصيل بعض الأجهزة التي تعمل على التيار المستمر بجهاز التحكم في الشحن.
يجب على المستخدمين الذين ليسوا على دراية بتوصيل البطاريات استشارة خبير قبل توصيل البطاريات فيما بينهم لإنشاء بنك بطارية مناسب أو البطارية بجهاز التحكم في الشحن أو العاكس.
هل بطاريات الجل جيدة للطاقة الشمسية؟
نعم. بطاريات الجل من النوع الذي يتم تنظيمه بواسطة الصمامات ، وبالتالي فإن متطلبات الصيانة تكاد تكون معدومة. إنها توفر أداءً فائقًا في التطبيقات الطافية والدورية مع عدم التراجع في الموثوقية أو الموثوقية طوال العمر المتوقع للخلايا. العمود الفقري الموجب مصنوع من سبيكة خاصة مقاومة للتآكل مع نسبة عالية من القصدير لتقديم أداء جيد طوال العمر الافتراضي للخلايا.
إنها مناسبة تمامًا لجميع تطبيقات تخزين الطاقة المتجددة ، UPS ، معدات التبديل وتطبيقات التحكم ، تطبيقات إشارات السكك الحديدية والاتصالات (S & T).
هذه الخلايا مصنوعة من ألواح أنبوبية مُصنَّعة باستخدام عملية الصب بالضغط العالي ، وبالتالي فهي توفر مصبوبات خالية من المسام تتيح 20 عامًا + عمرًا. إنها خلايا مشحونة جاهزة للاستخدام في المصنع بدون طبقات بالكهرباء. تم إلغاء إضافة الماء الدورية المرهقة (الإضافة) بسبب بناء الواقع الافتراضي.
لديهم صمامات مصممة خصيصًا بمواد مثبطة للهب بحيث يتم القضاء على مخاطر الحريق تمامًا.
هل يمكنني استخدام بطارية السيارة للطاقة الشمسية؟
يمكن استخدام أي نوع من البطاريات لتطبيق SPV. بطاريات السيارات مخصصة لعمليات التفريغ عالية السرعة ، ولذلك يتم تصنيعها بألواح مسطحة أرق. لذلك فإن حياتهم في التطبيقات الدورية العميقة ستكون سيئة للغاية.
يمكن للمرء استخدامها في تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، لكن لا ينبغي أن يتوقع عمرًا طويلاً.
هل يمكنني استخدام البطارية الشمسية في العاكس العادي؟
نعم فعلا. يجب أن يكون هناك توافق بين العاكس والبطارية من حيث الجهد. يجب أن يكون للعاكس جهد شحن أقصى من 2.25 إلى 2.3 فولت لكل خلية (Vpc) ، أي 13.5 إلى 13.8 فولت لبطارية 12 فولت. ثم لن تصادف أي مشكلة.
هل يمكنني استخدام بطارية العاكس العادية لبنك بطارية الألواح الشمسية؟
نعم فعلا. لكن جانب الصيانة سيطرح مشاكل وأيضًا يؤدي إلى تصاعد التكاليف على عكس بطاريات الهلام الشمسي. إعادة التعبئة بانتظام وتنظيف الأطراف والغسالات والمسامير والصواميل ورسوم الموازنة الدورية: هذه بعض جوانب الصيانة.
كم عدد البطاريات المطلوبة لنظام شمسي بقدرة 10 كيلو وات؟
يجب تحديد مواصفات البطاريات لنظام الطاقة الشمسية 10 كيلو واط (خارج الشبكة) مع الأخذ في الاعتبار العديد من المعلمات مثل المتطلبات اليومية للكيلووات والكيلوواط في الساعة ، وسعة لوحة SPV ، والتشمس الشمسي ، إلخ.
ومع ذلك ، فإن معظم أنظمة الأسطح خارج الشبكة من 7.5 كيلوواط إلى 10 كيلوواط (700 إلى 1000 قدم مربع من مساحة السطح المطلوبة) تستخدم أنظمة 120 فولت من بطاريات 150 أمبير إلى جانب 16 وحدة من ألواح الطاقة الشمسية 320 WP.
لا يتطلب النظام الكهروضوئي الشمسي المتصل بالشبكة تخزين البطارية.
كيف تشحن بطاريات متعددة بلوحة شمسية واحدة؟
ستسمح جميع أجهزة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية بشحن بطارية واحدة فقط. في الوقت الحاضر ، هناك أجهزة التحكم في الشحن التي لديها خيار توفير شحن بطاريتين. يتم شحن بطاريتي البطاريات بشكل منفصل باستخدام نفس وحدة التحكم والألواح الشمسية. توجد نقطتا توصيل منفصلتان للبطارية على وحدة التحكم في الشحن.
في حالة عدم وجود النوع أعلاه من أجهزة التحكم بالشحن ، يمكن شحن البطاريتين من لوحة شمسية واحدة باستخدام جهازي تحكم بالشحن بالطاقة الشمسية. تم تصميم أجهزة التحكم بالشحن خصيصًا لاستخدامها في هذا التكوين. تقوم وحدتا التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية بمراقبة والتحكم بشكل فردي بكفاءة لضمان تيار الشحن الأمثل (الأمبيرات) والجهد.
كم عدد الألواح الشمسية اللازمة لشحن بطارية 12 فولت؟
لوحة شمسية واحدة كافية لشحن بطارية 12 فولت. خرج الجهد من لوحة SPV مناسب لشحن بطارية 12 فولت ويتراوح من 16 إلى 17.3 فولت.
يعتمد التيار على عدد الخلايا الشمسية المتصلة بطريقة متوازية. يمكن أن تنتج كل خلية SPV حوالي 0.55 إلى 0.6 فولت (OCV) وتيار 2 أ اعتمادًا على حجم الخلية ، والتشمس الشمسي (الوارد في W / م 2 ) والظروف المناخية.
تنتج 35 خلية في سلسلة من 35 إلى 40 واط عند 17.3. الخلية قطرها 4 بوصات. عادة وحدة الطاقة الشمسية
تم تثبيت اللوحة في إطار من الألومنيوم موجه لمواجهة خط الاستواء (جنوبًا) وميلًا بزاوية تبلغ حوالي 45 درجة جنوبًا.
خلية 40 واط مساحة 91.3 سم 2 والجهد 21 فولت (OCV) و 17.3 فولت (OCV). يمكن أن ينتج تيار 2.3 أ.
وبالمثل ، ستعطي لوحة 10 وات 10 وات (0.6 أمبير عند 16.5 فولت) على مدار ساعة وفقًا للمعيار
ظروف الاختبار (1000 واط / م 2 و 25 درجة مئوية – ما يعادل ساعة واحدة من ذروة سطوع الشمس). لنحو 5 ساعات من أشعة الشمس في الصيف ستعطي 50 واط.
ما هي أفضل بطارية للطاقة الشمسية؟
تعد بطاريات الإلكتروليت المبللة بالطاقة الشمسية هي الأفضل لاعتبارات التكلفة.
ولكن في الوقت الحاضر ، يفضل المستخدمون بطاريات Li-ion ذات الأداء الأفضل.
بطارية الرصاص الحمضية بقدرة 24 كيلو وات ساعة تساوي:
• 2000 آه عند 12 فولت
• 1000 آه عند 24 فولت
• 500 آه عند 48 فولت
لنفس 24 كيلو واط ساعة ، بطارية ليثيوم أيون 13.13 كيلو واط ساعة كافية
• 1،050 آه عند 12 فولت
• 525 آه عند 24 فولت
• 262.5 آه عند 48 فولت (https://www.wholesalesolar.com/solar-information/battery-bank-sizing)
تحجيم بطارية الرصاص الحمضية
10 كيلو واط في الساعة × 2 ( لعمق 50٪ من التفريغ ) × 1.25 (80٪ عامل كفاءة الشحن) = 25.0 كيلو واط في الساعة
ولكن إذا أخذنا 80٪ من حسابات DOD لبطاريات الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة ، فإن كيلوواط الساعة المطلوب سيكون أقل.
10 كيلو واط في الساعة * 1.25 (أو 10 / 0.8) ( لعمق 80٪ من التفريغ ) مضروبًا في 1.25 (كفاءة الشحن بنسبة 80٪) ، وستكون البطارية المطلوبة 15.6 كيلو واط في الساعة
تحجيم بطارية ليثيوم أيون
10 كيلو واط ساعة × 1.25 ( لعمق 80٪ من التفريغ ) × 1.05 (95٪ عامل كفاءة الشحن) = 13.16 كيلو واط ساعة
هل يمكنني توصيل لوحة شمسية 24 فولت ببطارية 12 فولت؟
نعم فعلا. لكن يتعين علينا تضمين وحدة تحكم في الشحن بين لوحة SPV والبطارية. وإلا فقد تتلف البطارية بسبب الشحن الزائد أو قد تنفجر ، إذا كانت الظروف مواتية لتراكم غاز الهيدروجين فوق الحد الخطير وإنتاج شرارة.
ما الفرق بين البطارية الشمسية والبطارية العادية؟
البطاريات الشمسية مصنوعة من ألواح أنبوبية مُصنَّعة باستخدام عملية الصب بالضغط العالي ، وبالتالي فهي توفر مصبوبات خالية من المسام تتيح 20 عامًا + عمرًا. إنها خلايا مشحونة جاهزة للاستخدام في المصنع بدون طبقات بالكهرباء. تم إلغاء إضافة الماء الدورية المرهقة (الإضافة) بسبب بناء الواقع الافتراضي. لديهم صمامات مصممة خصيصًا بمواد مثبطة للهب بحيث يتم القضاء على مخاطر الحريق تمامًا.
بطاريات الجل من النوع الذي يتم تنظيمه بواسطة الصمامات ، وبالتالي فإن متطلبات الصيانة تكاد تكون معدومة. إنها توفر أداءً فائقًا في التطبيقات الطافية والدورية مع عدم التراجع في الموثوقية أو الموثوقية طوال العمر المتوقع للخلايا. العمود الفقري الموجب مصنوع من سبيكة خاصة مقاومة للتآكل مع نسبة عالية من القصدير لتقديم أداء جيد طوال عمر الخلايا.
على العكس من ذلك ، فإن البطاريات العادية مصنوعة من السبائك التقليدية للشبكات ، كما أن عمرها لم يعد أطول. لكن جانب الصيانة سيطرح مشاكل وأيضًا يؤدي إلى تصاعد التكاليف على عكس بطاريات الهلام الشمسي. إعادة التعبئة بانتظام وتنظيف الأطراف والغسالات والمسامير والصواميل ورسوم الموازنة الدورية: هذه بعض جوانب الصيانة.
كيفية توصيل الألواح الشمسية بالبطارية لشحن جهاز التحكم:
سيتم توصيل جهاز التحكم بالشحن بين لوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والبطارية
