نسبة الألواح الشمسية إلى المجمع: الحجم الكهروضوئي والبطاريات صحيح

ماذا تعني نسبة الألواح الشمسية إلى المجمع في الواقع؟

في معظم الأنظمة الصغيرة خارج الشبكة والأنظمة الاحتياطية، تشير "نسبة الألواح الشمسية إلى المجمع" إلى العلاقة بين: (1) قوة المصفوفة الكهروضوئية (واط) و (2) سعة بنك البطارية ، عادةً في Ah عند جهد النظام (12 فولت/24 فولت/48 فولت). تعتبر النسبة مهمة لأنها تحدد معدل إعادة الشحن الواقعي وعدد المرات التي يصل فيها المركم إلى الشحن الكامل.

طريقتان للتعبير عن النسبة (استخدم أيهما أوضح)

• ث لكل آه عند جهد نظام معين (شائع في RV 12V / 24V والكبائن الصغيرة).
• معدل الشحن (معدل C) : تيار الشحن مقسومًا على البطارية Ah (المزيد من "صحيح في الهندسة الكهربائية").

الجسر السريع بينهما (تقريبي): تيار الشحن الكهروضوئي في بنك 12 فولت هو تقريبًا واط PV ÷ 14 فولت (جهد الشحن). مثال: 280 واط من الكهروضوئية إلى بنك 12V على وشك 20 أ (280 ÷ 14 ≈ 20). على أ 200 أمبير تراكم، وهذا هو 0.10 درجة مئوية معدل الشحن (20 ÷ 200 = 0.10).

النسب الموصى بها حسب كيمياء البطارية وحالة الاستخدام

تتعلق نسبة الألواح الشمسية "الصحيحة" إلى المراكم في الغالب بتجنب وضعين للفشل: القليل جدا من الكهروضوئية (الشحن المزمن) و الكثير من الكهروضوئية (التكلفة غير الضرورية أو حدود التحكم). تغير الكيمياء مدى حساسيتك تجاه الشحن الزائد ومدى سرعة قبول المركم للطاقة.

ملاحظات تمنع قرارات الحجم السيئة: تفضل مراكم الرصاص الحمضية بشدة الوصول إلى الشحن الكامل (بما في ذلك وقت الامتصاص). إذا كانت الطاقة الكهروضوئية صغيرة الحجم، فإنها غالبًا ما تعيش في حالة شحن جزئي، مما يؤدي إلى تسريع الكبريت وفقدان القدرة. يعتبر LiFePO4 بشكل عام أكثر تحملاً للشحن الجزئي، ولكنك قد لا تزال ترغب في الحصول على نسبة أعلى للتعافي بسرعة بعد الاستخدام المكثف.

طريقة خطوة بخطوة تجعل النسبة "تسقط" بشكل صحيح

يمكن أن تكون النسبة وحدها مضللة إذا لم يتم ربطها باستخدام الطاقة اليومي وأشعة الشمس. استخدم سير العمل هذا لتحديد حجم الطاقة الكهروضوئية وسعة المجمع بشكل منطقي، ثم تأكد من وصول النسبة إلى نطاق صحي.

الخطوة 1: تقدير الطاقة اليومية (وات/يوم)

إضافة الأحمال: واط × ساعة يوميا. مثال: متوسط ​​الثلاجة بقدرة 60 وات لمدة 10 ساعات من وقت التشغيل يعادل 600 وات في الساعة/اليوم. إذا كان لديك عاكس، فقم بتضمين عامل كفاءة النظام الواقعي لاحقًا (يمكن أن يكون هذا عاملًا نموذجيًا بشكل عام 0.70-0.85 اعتمادًا على الأسلاك وجهاز التحكم والعاكس ودرجة الحرارة).

الخطوة 2: حجم المركم من أجل الاستقلالية (كيلوواط ساعة)

اختر الاستقلالية (الأيام) وعمق التفريغ المسموح به (DoD). طاقة البطارية القابلة للاستخدام (Wh) ≈ يوميًا Wh × أيام الحكم الذاتي. إجمالي طاقة البطارية الاسمية (Wh) ≈ Wh القابلة للاستخدام ÷ DoD. التخطيط النموذجي لوزارة الدفاع: حمض الرصاص 0.50 , LiFePO4 0.80 (محافظ، ويحسن طول العمر).

الخطوة 3: قياس حجم الطاقة الكهروضوئية من ساعات الشمس (والخسائر)

الوات الكهروضوئية ≈ يوميًا Wh ÷ (ذروة ساعات الشمس × كفاءة النظام). مثال: إذا كان الاستخدام اليومي 1000 وات في الساعة، فإن ساعات الذروة للشمس هي 4، والكفاءة 0.75، PV ≈ 1000 ÷ (4 × 0.75) ≈ 333 واط . قم بالتقريب إلى حجم الصفيف العملي التالي (على سبيل المثال، 400 واط).

الخطوة 4: قم بالتحويل إلى اللوحة الشمسية إلى نسبة التراكم والتحقق من سلامتها

البطارية Ah ≈ البطارية الاسمية Wh ÷ جهد النظام. ثم النسبة = PV واط ÷ البطارية آه. إذا كانت النسبة أقل من النطاق الموصى به للكيمياء لديك، قم بزيادة الطاقة الكهروضوئية (أو تقليل حجم المركم) حتى يتمكن النظام من الوصول إلى الشحن الكامل بشكل موثوق.

جدول التحجيم العملي: أحجام المجمعات الشائعة للواط الكهروضوئي

يحول الجدول أدناه إرشادات النسبة إلى أرقام جاهزة للاستخدام. اختر الصف الذي يطابق البنك الذي تتعامل معه والكيمياء. بالنسبة لبنوك 24 فولت، يمثل نفس تصنيف Ah ضعف الطاقة مقابل 12 فولت، لذلك تكون احتياجات الطاقة الكهروضوئية أعلى عادةً لتحقيق وقت إعادة شحن مماثل.

إذا كان ضوء الشمس لديك غير متناسق (الشتاء، التظليل، الضباب الساحلي)، انحرف لأعلى داخل النطاق. إذا كان المركم الخاص بك يحتوي على حمض الرصاص وكنت تتوقف بانتظام عن الشحن مبكرًا، فاتجه نحو الأعلى مرة أخرى؛ تساعدك الطاقة الكهروضوئية الإضافية على استكمال الامتصاص عندما تسمح الظروف بذلك.

أمثلة عملية مع الأعداد الحقيقية

توضح الأمثلة أدناه كيف تتغير نسبة الألواح الشمسية إلى المراكم مع الأهداف (الاستقلالية مقابل سرعة إعادة الشحن) والكيمياء.

المثال أ: مقصورة بقدرة 1000 وات في الساعة/اليوم، واستقلالية لمدة يومين، وحمض الرصاص

1. الطاقة اليومية: 1000 واط ساعة/يوم .
2. الطاقة الصالحة للاستخدام لمدة يومين: 1000 × 2 = 2000 واط ساعي .
3. الطاقة المجمعة الاسمية (50% وزارة الدفاع): 2000 ÷ 0.50 = 4000 واط ساعي .
4. عند 12 فولت، البطارية Ah ≈ 4,000 ÷ 12 ≈ 333 آه (تقريبًا إلى 300-400 أمبير).
5. الطاقة الكهروضوئية لمدة 4 ساعات ذروة مشمسة، كفاءة 0.75: 1000 ÷ (4 × 0.75) ≈ 333 واط (تقريبًا إلى 400-600 واط لصحة حمض الرصاص).

فحص النسبة (باستخدام بنك 400 أمبير و 600 واط كهروضوئي): 600 ÷ 400 = 1.5 واط/آه . هذا هو الحد الأدنى لتوجيهات التدوير اليومي لحمض الرصاص؛ ستعمل بشكل أفضل مع الشمس الجيدة وإدارة الأحمال الدقيقة. إذا كانت الأيام الغائمة شائعة، فانتقل إلى 800-1000 واط يحسن الانتعاش ماديا.

المثال ب: عربة سكن متنقلة مزودة بـ 12 فولت 200 أمبير LiFePO4، ترغب في التعافي السريع

1. بنك البطارية: 12V 200Ah (الطاقة الاسمية ≈ 2400 وات في الساعة).
2. قابلة للاستخدام عند 80% من وزارة الدفاع ≈ 1,920 واط ساعي .
3. اختر PV عند 3.5 واط/آه للتعافي السريع: 200 × 3.5 = 700 واط .

مع حوالي 700 واط و4 ساعات ذروة للشمس بكفاءة 0.75، يمكن أن يصل حصاد الطاقة اليومي إلى حوالي 700 × 4 × 0.75 ≈ 2,100 وات/اليوم . وهذا يكفي ليحل محل يوم ثقيل من الاستخدام ولا يزال في أعلى مستوياته، وهو بالضبط ما يعنيه "التعافي السريع" في الممارسة العملية.

القيود الشائعة التي يمكن أن تتجاوز النسبة

حتى لو كانت نسبة الألواح الشمسية إلى المجمع "مثالية"، فإن حدود الأجهزة يمكن أن تجبرك على ضبط حجم الطاقة الكهروضوئية أو جهد النظام أو اختيار وحدة التحكم بالشحن.

الحد الحالي لجهاز التحكم بالشحن (الاختناق الأكثر شيوعًا)

يجب أن يتعامل تيار إخراج وحدة التحكم مع تيار الشحن الأقصى. تقريبًا: الحد الأقصى لتيار الشحن ≈ واط PV ÷ جهد شحن البطارية. مثال: 1,000 واط في بنك 12 فولت يمكن أن يعني ~1000 ÷ 14 ≈ 71 أ . إذا كان لديك وحدة تحكم 60 أمبير، فأنت إما بحاجة إلى وحدة تحكم أكبر أو وحدات تحكم متعددة أو جهد نظام أعلى.

لا يحدد حجم العاكس الحجم الكهروضوئي، ولكنه يحدد ضغط التراكم

يمكن للعاكس الكبير أن يسحب تيارات عالية من مركم صغير، مما يتسبب في انخفاض الجهد وانخفاض القدرة القابلة للاستخدام. إذا كانت أحمالك القصوى عالية (الميكروويف، الغلاية، الأدوات)، فقد تحتاج إما إلى سعة بطارية أكبر، أو جهد أعلى للنظام (24 فولت/48 فولت)، أو كليهما. ثم يجب إعادة النظر في المصفوفة الكهروضوئية بحيث تظل النسبة جيدة لإعادة الشحن.

الطقس وساعات الشمس الموسمية (يجب أن تظل النسبة الخاصة بك في أسوأ شهر)

النسبة التي تعمل في الصيف يمكن أن تفشل في الشتاء إذا انخفضت ساعات الذروة للشمس بشكل ملحوظ. إذا كنت بحاجة إلى موثوقية على مدار العام، فحدد حجم الطاقة الكهروضوئية من موسم الشمس الأقل وتعامل مع نطاقات النسبة كحد أدنى، وليس متوسطًا.

علامات أن النسبة الخاصة بك خاطئة وكيفية تصحيحها

أفضل طريقة للتحقق هي البيانات التشغيلية: حالة اتجاهات الشحن، ووقت اكتمال الشحن، وعدد المرات التي يصل فيها المركم إلى الامتصاص/الطفو (أو سلوك الشحن الكامل المكافئ للليثيوم).

القليل جدًا من الطاقة الكهروضوئية للمراكم

• نادراً ما يصل حمض الرصاص إلى الشحن الكامل؛ يحوم الجهد تحت أهداف الامتصاص.
• ترى انجرافًا هبوطيًا لعدة أيام في حالة الشحن حتى مع أشعة الشمس "العادية".
• يصبح المولد (أو طاقة الشاطئ) عكازًا متكررًا.

الإصلاح: زيادة الواط الكهروضوئي، أو تقليل الأحمال اليومية، أو تقليل حجم المجمع لإعادة النسبة إلى النطاق. بالنسبة لحمض الرصاص، قم بإعطاء الأولوية للوصول إلى الشحن الكامل بانتظام؛ وهذا يعني في كثير من الأحيان الانتقال من ~1.0 واط/آه نحو 2.0-3.0 واط/آه (أساس 12 فولت).

الكثير من الطاقة الكهروضوئية لوحدة التحكم أو الأسلاك (أو الميزانية)

• تقوم وحدة التحكم بالشحن بقص الإخراج عند تيارها المقنن لفترات طويلة.
• لا يمكنك التعامل مع التيار بأمان باستخدام أحجام الكابلات الحالية والصمامات.

الإصلاح: انتقل إلى جهد أعلى للنظام (24 فولت/48 فولت)، أو استخدم وحدة تحكم أكبر، أو قم بتقسيم المصفوفة عبر وحدات تحكم متعددة. عادة ما تكون "الكثير من الطاقة الكهروضوئية" مشكلة في حجم الأجهزة وليست مشكلة كهربائية للمراكم نفسه.