خانه هوشمند آيسا

از اين بخش شما مي توانيد به عنوان يك مرجع براي طراحي و نصب پنل هاي خورشيدي، محاسبات درجه بندي باتري، محاسبه تعداد پنل هاي خورشيدي، محاسبه درجه بندي وارون گر UPS، بار و قدرت مورد نياز استفاده كنيد. همچنين با مطالعه ي اين بخش مي توانيد مدار ها، نمودارهاي سيم كشي و حل شده را مشاهده كنيد تا با پيروي از اين آموزش ها بتوانيد پنل هاي خورشيدي خود را در خانه نصب كنيد.

با خواندن اين مقاله چه كارهايي را مي توانيد انجام دهيد:

محاسبه درجه بندي پنل هاي خورشيدي
تعداد مورد نياز پنل هاي خورشيدي
درجه بندي كنترلر شارژ
زمان پشتيباني باتري هاي موجود
بدست آوردن جريان مورد نياز و جريان لازم براي شارژ باتري ها
زمان لازم براي شارژ باتري ها
اتصال موازي يا سري پنل خورشيدي
محاسبه درجه بندي باتري ها براي سيستم پنل خورشيدي
ميزان قدرت پنل خورشيدي
درجه بندي UPS و وارون گر براي نياز بار و …
انتخاب پنل خورشيدي مناسب براي خانه
نصب پنل خورشيدي
به عنوان مثال شما قصد داريد يك سيستم پنل خورشيدي براي منزل خود كه بار آن 800 وات و زمان پشتيباني براي باتري 3 ساعت است را نصب كنيد (شما مي توانيد عدد هاي ديگري را استفاده كنيد اين فقط يك مثال است)

بار پنل خورشيدي 800 وات

زمان پشتيباني براي باتري 3 ساعت

چيزهايي كه بايد بدانيم:

درجه بندي وارون گر USP
اتصال موازي يا سري باتري ها
تعداد ساعت هاي پشتيباني باتري ها
جريان شارژ براي باتري ها
تعداد باتري ها براي پشتيباني
زمان شارژ براي باتري ها
تعداد پنل هاي خورشيدي لازم
درجه بندي كنترلر شارژ
اتصال سري يا موازي پنل هاي خورشيدي
وارون گر/UPS
درجه بندي وارون گر يا UPS بايد بيشتر از 25 درصد كل بار باشد كه اين ميزان به دليل بار آينده و خسارت هاي احتمالي در نظر گرفته مي شود.

براي اين مثالي كه زديم 25 درصد از كل بار كه 800 وات در نظر گرفته شده بود بار ما بايد 1000 وات در نظر گرفته شود.

(25/100)*800 = 200 وات

800+200=1000

تعداد باتري هاي مورد نياز:

زمان پشتيباني مورد نياز باتري ها برابر 3 ساعت است

اگر ما بخواهيم باتري هاي 100 آمپرساعت 12 ولتي را در سيستم خود نصب كنيم ما در مجموع به 1200 وات ساعت نياز خواهيم داشت

12ولت * 100 آمپرساعت= 1200 وات ساعت

همانطور كه گفته شد بار در نظر گرفته شده 800 وات مي باشد پس زمان پشتيباني براي يك باتري اينگونه محاسبه مي شود:

800 وات / 1200 وات ساعت = 1.5 ساعت

اين مقدار براي يك باتري است اما ما به 3 ساعت براي پشتيباني نياز داشتيم بنابراين لازم است دو باتري كه هركدام 100 آمپرساعت و 12 ولتي هستند را به سيستم متصل كنيم تا بتواند 3 ساعت را پشتيباني كند.

تعداد ساعات پشتيباني باتري ها
اگر تعداد باتري ها را به شما بگويند و از شما بخواهند كه زمان پشتيباني اين باتري ها را بدست آوريد مي توانيد ار روابط زير تعداد ساعت پشتيباني باتري ها را بدست آوريد: (در اين مثال دو باتري در نظر گرفته شده است)

1200 وات ساعت * 2 باتري = 2400 وات ساعت

800 وات / 2400 وات ساعت = 3 ساعت

ما در اين نمونه از سيستم وارون گر 12 ولتي استفاده كرديم به همين دليل بايد دو باتري 12 ولت و 100 آمپر ساعت را به صورت موازي در مدار نصب كنيم.

باتري ها موازي نصب شوند يا سري؟
همانطور كه گفتيم سيستم وارون گر 12 ولتي مي باشد، اگر باتري ها را به صورت سري وصل كنيم، درجه بندي ولتاژ باتري ها مانند زير به دست مي آيد:

در مدارهاي سري، جريان در هر قسمت يا سيم تغيير نمي كند و برابر است اما ولتاژ متفاوت است.(ولتاژ ها جمع پذير هستند): ((V1+V2+V3….Vn

V = V1 + V2

V1=V2=12

بنابراين V = 24 وات

اين در شرايطي است كه درجه بندي جريان يكسان (100 آمپر ساعت) است.

با توجه به اعدادي كه در رابطه ي بالا بدست آمد بايد باتري ها را به صورت موازي نصب كنيم زيرا ولتاژ باتري ها همان 12 ولت باقي مي ماند اما نرخ آمپر/ساعت تغيير و افزايش پيدا مي كند. (سيستم 12 ولت و 200 آمپر ساعتي خواهد بود)

در اتصال هاي موازي ولتاژ در تمامي بخش هاي سيستم يكسان است اما برعكس اتصال سري جريان متفاوت است و جريان ها جمع پذير هستند: (I1+I2+I3…+In)

در اتصال موازي ما 2 باتري را به سيستم متصل مي كنيم كه هر كدام 100 اآمپر و 12 ولت هستند. در اين صورت رابطه ي به شكل زير خواهيم داشت:

12V, 100 Ah + 100 Ah = 12V, 200 Ah

نكته اي كه بايد بدانيد اين است كه اگر ما هدر رفتن انرژي هنگام اتصال را در نظر نگيريم قدرت به وات در هر قسمت از مدار مقاومتي جمع پذير است (P Total= P1 + P2 + P3. . . Pn)

جريان شارژ دهي براي باتري ها
براي بدست آوردن جريان شارژ دهي براي دو باتري مانند روش زير عمل مي كنيم:

نكته اي كه بايد به آن توجه كنيد اين است كه جريان شارژ دهي بايد يك دهم آمپر ساعت باتري باشد بنابراين:

200 آمپر ساعت x (1/10) = 20 آمپر

زمان لازم براي شارژ باتري ها پنل خورشيدي
رابطه اي كه زمان لازم براي شارژ يك باتري اسيد سرب از آن استفاده مي شود به صورت زير است:

زمان شارژ باتري = باتري Ah / جريان شارژ دهي
T = آمپر ساعت / آمپر

در اين نمونه مثالي كه حل مي كنيم براي يك باتري 12 ولتي 100 آمپر ساعتي مي باشد:

T = آمپر ساعت / A = 100 آمپر ساعت / 10 آمپر = 10 ساعت (در شرايط ايده آل)

در اين قسمت هم بايد به نكته اي توجه كنيد، به دليل اينكه هميشه شرايط ايده آل نيست و تلفاتي رخ مي دهد (هنگامي كه باتري در حال شارژ است 40 درصد تلفات رخ مي دهد) بناراين ما به جاي جريان 10 آمپري از جريان 12-10 آمپر استفاده مي كنيم. با توجه به اين نكته زمان شارژ براي يك باتري 12 ولتي و 100 آمپر ساعتي از رابطه ي زير بدست مي آيد:

رتبه بندي باتري برابر با 140 Ahمي باشد بنابراين جريان شارژ دهي لازم براي باتري ها به صورت زير مي باشد:

140 آمپر ساعت / 12 آمپر = 11.6 ساعت

تعداد مورد نياز پنل هاي خورشيدي و اتصال سري يا موازي
براي بدست آوردن تعداد مورد نياز پنل هاي خورشيدي بايد طبق روابط زير عمل كنيم:

پلن 1: اتصال برق DC متصل نمي باشد = فقط باتري در حال شارژ مي باشد

طبق رابطه ي قدرت (DC):

P = VI (قدرت = ولتاژ x جريان)

با توجه به مقاديري كه در قسمت هاي قبلي بدست آورديم آن ها را جايگزين مي كنيم

P = 12 ولت x 20 آمپر

P = 240 وات

اين عدد بدست آمده توان مورد نياز پنل خورشيدي مي باشد البته فقط براي شارژ باتري است و بعد از آن باتري برق را براي بار تامين مي كند به اين صورت كه بار مستقيم به پنل هاي خورشيدي متصل نيست

با توجه به اين موردي كه گفته شد:

240 وات / 60 وات = 4 پنل خورشيدي

در نتيجه ما 4 پنل خورشيدي نياز داريم كه بايد آن ها را به طور موازي متصل كنيم (هر كدام 60 وات، 12 ولت، 5 امپر)

آموزش پنل خورشيدي

شكل: نمودار مدار محاسبه بالا براي نصب پنل خورشيدي (پنل هاي خورشيدي فقط براي شارژ باتري)

محاسبات و سيستم بالا تنها براي شارژ باتري بود، و سپس باتري برق را براي بار مورد نظر و سپس براي لوازم الكتريكي AC، كه برق را از طريق وارون گر مي گيرند، و بارهاي DC كه از طريق كنترلر شارژ آن را دريافت مي كنند (از طريق باتري هاي شارژ شده)، تامين مي كند.

سناريو 2: بار DC همزمان با شارژ باتري متصل است
حال فرض كنيد كه يك بار ۱۰ آمپري به طور مستقيم از طريق وارون گر به پنل متصل است ( يا ممكن است بار DC از طريق كنترلر شارژ باشد). در طول تابش آفتاب، پنل خورشيدي ۱۰ آمپر را به طور مستقيم به بار متصل شده و ۲۰ آمپر را به باتري در حال شارژ ارائه مي دهد، يعني پنل هاي خورشيدي باتري را شارژ مي كنند و ۱۰ آمپر را نيز به بار تحويل مي دهند.

در مورد بالا، مجموع جريان مورد نياز مساوي است با ده + بيست = 30 A

پس I = 30 A ، بنابراين نيروي مورد نياز برابر است با:

P = V x I = 12 ولت x 30 آمپر = 360 وات

يعني ما يك سيستم ۳۶۰ واتي را براي مثال بالا نياز داريم (اين هم براي بار مستقيم و هم شارژ باتري مي باشد)

حال تعداد پنل هاي خورشيدي كه نياز داريم به شرح زير خواهد بود:

360/60 وات = 6

بنابراين، ما بايد ۶ عدد پنل خورشيدي را به صورت موازي (هر يك ۶۰ وات، ۱۲ ولت، ۵ آمپر) به هم وصل كنيم.

آموزش نصب پنل خورشيدي
شكل: نمودار مدار براي محاسبه بالا براي نصب پنل خورشيدي (پنل هاي خورشيدي فقط براي شارژ باتري + بار مستقيم وصل شده).

درجه بندي كنترلر شارژ
همانطور كه در بالا ذكر شد، جريان شارژ دهي براي يك باتري ۲۰۰ آمپر ساعت ۲۰-۲۲ آمپر است. اگر ۲۲ آمپر براي شارژ باتري و ۱۰ آمپر براي بار مستقيم DC در نظر بگيريم، بنابراين ما مي توانيم از يك كنترلر شارژ در حدود ۳۰-۳۲ آمپر استفاده كنيم.

توجه: محاسبات بالا بر اساس حالت هاي ايده آل است، بنابراين توصيه مي شود كه هميشه يك پنل خورشيدي را انتخاب كنيد كه اندكي بزرگتر از نياز شما است، زيرا در هنگام شارژ باتري از طريق پنل خورشيدي هميشه تلفاتي وجود دارد، همچنين نور خورشيد هميشه در حالت ايده آل نيست.