Conoscenza del sistema solare: come progettare un impianto fotovoltaico?
Se vuoi toh sapere come ddesign SPV Ssistema, dovresti prima sapere cos'è il sistema solare fotovoltaico.
Che cos'è un impianto solare fotovoltaico?
Impianto solare fotovoltaico o Sistema di energia solare è uno di sistema di energia rinnovabile che utilizza moduli fotovoltaici per convertire la luce solare in elettricità. L'energia elettrica prodotta può essere immagazzinata o utilizzata direttamente, reimmessa in rete o combinata con uno o più altri generatori di energia elettrica o più fonti di energia rinnovabile. Il sistema solare fotovoltaico è una fonte di elettricità molto affidabile e pulita che può adattarsi a un'ampia gamma di applicazioni come residenza, industria, agricoltura, allevamento, ecc.
Principali componenti del sistema
Il sistema solare fotovoltaico include diversi componenti che devono essere selezionati in base al tipo di sistema, alla posizione del sito e alle applicazioni. I componenti principali per il sistema solare fotovoltaico sono il regolatore di carica solare, l'inverter, il banco batterie, le fonti di energia ausiliarie e i carichi (elettrodomestici).
Modulo fotovoltaico converte la luce solare in corrente continua.
Regolatore di carica solare regola la tensione e la corrente proveniente dai pannelli fotovoltaici andando a
batteria e previene il sovraccarico della batteria e prolunga la durata della batteria.
Invertitore converte l'uscita CC dei pannelli fotovoltaici o delle turbine eoliche in una corrente CA pulita per CA
elettrodomestici o reimmessi in rete.
Batteria immagazzina energia per fornire agli elettrodomestici quando c'è una domanda.
Caricare sono apparecchi elettrici collegati al sistema solare fotovoltaico come luci, radio, TV, computer,
frigorifero, ecc.
Fonti energetiche ausiliarie - è un generatore diesel o altre fonti di energia rinnovabile.
Dimensionamento del sistema solare fotovoltaico
1. Determinare le richieste di consumo energetico
Il primo passo nella progettazione di un impianto solare fotovoltaico è scoprire la potenza totale e il consumo energetico di tutti i carichi che devono essere forniti dall'impianto solare fotovoltaico come segue:
1.1 Calcolare i Wattora totali al giorno per ogni apparecchio utilizzato.
Aggiungi i Wattora necessari per tutti gli elettrodomestici insieme per ottenere i Wattora totali al giorno che
devono essere consegnati agli apparecchi.
1.2 Calcolare i Wattora totali al giorno necessari dai moduli fotovoltaici.
Moltiplica il totale degli elettrodomestici Watt-ora al giorno per 1,3 (l'energia persa nel sistema) per ottenere
i Wattora totali giornalieri che devono essere forniti dai pannelli.
2. Dimensionare i moduli fotovoltaici
Diverse dimensioni dei moduli fotovoltaici produrranno diverse quantità di energia. Per conoscere il dimensionamento del modulo fotovoltaico occorre il watt di picco totale prodotto. Il watt di picco (Wp) prodotto dipende dalle dimensioni del modulo fotovoltaico e dal clima dell'ubicazione del sito. Dobbiamo considerare il fattore di generazione del pannello che è diverso in ogni posizione del sito. Per la Thailandia, il fattore di generazione del pannello è 3,43. Per determinare il dimensionamento dei moduli fotovoltaici, calcolare come segue:
2.1 Calcolare la potenza totale in Watt-picco necessaria per i moduli fotovoltaici
Dividi i Wattora totali al giorno necessari dai moduli fotovoltaici (dal punto 1.2) per 3,43 per ottenere
la potenza nominale totale in Watt-picco necessaria per i pannelli fotovoltaici necessari per il funzionamento degli apparecchi.
2.2 Calcolare il numero di pannelli fotovoltaici per il sistema
Dividere la risposta ottenuta al punto 2.1 per la potenza nominale Watt-picco dei moduli fotovoltaici disponibili
a te. Aumenta qualsiasi parte frazionaria del risultato al successivo numero intero più alto e quello sarà il
numero di moduli fotovoltaici necessari.
Il risultato del calcolo è il numero minimo di pannelli fotovoltaici. Se vengono installati più moduli fotovoltaici, il sistema funzionerà meglio e la durata della batteria sarà migliorata. Se vengono utilizzati meno moduli fotovoltaici, il sistema potrebbe non funzionare affatto durante i periodi nuvolosi e la durata della batteria sarà ridotta.
3. Dimensionamento dell'inverter
Un inverter viene utilizzato nel sistema in cui è necessaria l'uscita di alimentazione CA. Il valore di ingresso dell'inverter non deve mai essere inferiore al watt totale degli apparecchi. L'inverter deve avere la stessa tensione nominale della batteria.
Per i sistemi autonomi, l'inverter deve essere abbastanza grande da gestire la quantità totale di Watt che utilizzerai contemporaneamente. La dimensione dell'inverter dovrebbe essere del 25-30% maggiore dei Watt totali degli apparecchi. Nel caso in cui il tipo di apparecchio sia a motore o compressore, la dimensione dell'inverter deve essere almeno 3 volte la capacità di tali apparecchi e deve essere aggiunta alla capacità dell'inverter per gestire la sovracorrente durante l'avviamento.
Per i sistemi collegati alla rete o collegati alla rete, il valore nominale di ingresso dell'inverter deve essere lo stesso del valore nominale dell'array FV per consentire un funzionamento sicuro ed efficiente.
4. Dimensionamento della batteria
Il tipo di batteria consigliato per l'utilizzo in un sistema fotovoltaico è la batteria a ciclo profondo. La batteria a ciclo profondo è specificamente progettata per essere scaricata a un basso livello di energia e ricaricata rapidamente o per ricaricare e scaricare ciclicamente giorno dopo giorno per anni. La batteria dovrebbe essere abbastanza grande da immagazzinare energia sufficiente per far funzionare gli apparecchi di notte e nei giorni nuvolosi. Per conoscere la dimensione della batteria, calcolare come segue:
4.1 Calcolare i Wattora totali al giorno utilizzati dagli elettrodomestici.
4.2 Dividere i Wattora totali al giorno utilizzati per 0,85 per la perdita della batteria.
4.3 Dividere la risposta ottenuta al punto 4.2 per 0.6 per la profondità di scarica.
4.4 Dividere la risposta ottenuta al punto 4.3 per la tensione nominale della batteria.
4.5 Moltiplicare la risposta ottenuta al punto 4.4 con i giorni di autonomia (il numero di giorni che si
bisogno che il sistema funzioni quando non c'è potenza prodotta dai pannelli fotovoltaici) per ottenere il necessario
Capacità amperora della batteria a ciclo profondo.
Capacità della batteria (Ah) = Wattora totali al giorno utilizzati dagli elettrodomestici x Giorni di autonomia
(0,85 x 0,6 x tensione nominale della batteria)
5. Dimensionamento del regolatore di carica solare
Il regolatore di carica solare è generalmente valutato rispetto alle capacità di amperaggio e tensione. Seleziona il controller di carica solare in modo che corrisponda alla tensione dell'array FV e delle batterie e quindi identifica quale tipo di controller di carica solare è giusto per la tua applicazione. Assicurarsi che il controller di carica solare abbia una capacità sufficiente per gestire la corrente dall'array fotovoltaico.
Per il regolatore di carica di serie tipo, il dimensionamento del controller dipende dalla corrente totale di ingresso FV che viene fornita al controller e dipende anche dalla configurazione del pannello FV (configurazione in serie o in parallelo).
Secondo la prassi standard, il dimensionamento del regolatore di carica solare consiste nel prendere la corrente di cortocircuito (Isc) dell'array fotovoltaico e moltiplicarla per 1,3
Valore nominale del regolatore di carica solare = corrente di cortocircuito totale dell'array fotovoltaico x 1,3
Nota: Per Regolatore di carica MPPT il dimensionamento sarà diverso. (Vedere Nozioni di base sul controllo di carica MPPTr)
Esempio: Una casa ha il seguente utilizzo di elettrodomestici:
· Una lampada fluorescente da 18 Watt con alimentatore elettronico utilizzata 4 ore al giorno.
· Un ventilatore da 60 Watt utilizzato per 2 ore al giorno.
· Un frigorifero da 75 Watt che funziona 24 ore al giorno con compressore in funzione 12 ore e spento 12 ore.
Il sistema sarà alimentato da un modulo fotovoltaico da 12 Vdc, 110 Wp.
1. Determinare le richieste di consumo energetico
Utilizzo totale dell'apparecchio = (18 W x 4 ore) + (60 W x 2 ore) + (75 W x 24 x 0,5 ore) | |
= 1.092 Wh/giorno | |
Energia totale necessaria per i pannelli fotovoltaici | = 1.092 x 1.3 |
= 1.419,6 Wh/giorno. | |
2. Dimensionare il pannello fotovoltaico
2.1 Wp totale di capacità del pannello fotovoltaico | = 1,419,6 / 3,4 |
= 413,9 Wp | |
2.2 Numero di pannelli fotovoltaici necessari | = 413,9 / 110 |
= 3,76 moduli |
Fabbisogno effettivo = 4 moduli
Quindi questo sistema dovrebbe essere alimentato da almeno 4 moduli di un modulo fotovoltaico da 110 Wp.
3. Dimensionamento dell'inverter
Watt totali di tutti gli apparecchi = 18 + 60 + 75 = 153 W
Per sicurezza, l'inverter dovrebbe essere considerato di dimensioni maggiori del 25-30%.
La dimensione dell'inverter dovrebbe essere di circa 190 W o superiore.
4. Dimensionamento della batteria
Utilizzo totale elettrodomestici = (18 W x 4 ore) + (60 W x 2 ore) + (75 W x 12 ore)
Tensione nominale della batteria = 12 V
Giorni di autonomia = 3 giorni
Capacità della batteria = [(18 W x 4 ore) + (60 W x 2 ore) + (75 W x 12 ore)] x 3
(0,85 x 0,6 x 12)
Amperora totali richiesti 535,29 Ah
Quindi la batteria dovrebbe essere valutata a 12 V 600 Ah per un'autonomia di 3 giorni.
5. Dimensionamento del regolatore di carica solare
Specifiche del modulo fotovoltaico
Pm = 110 Wp
Vm = 16,7 Vcc
Im = 6,6 A
Tu = 20,7 A
Isc = 7,5 A
Potenza del regolatore di carica solare = (4 stringhe x 7,5 A) x 1,3 = 39 A
Quindi il regolatore di carica solare dovrebbe essere valutato 40 A a 12 V o superiore.
