اليوم سنقدم تصميم نظام الطاقة الشمسية المنزلية بقدرة أقل من 10 كيلو واط، والذي يتم تركيبه على سطح المنزل ومتصل بشبكة 220 فولت أو 380 فولت. الحد الأقصى لسعة التركيب هو 25% من سعة المحول العلوي.
اختر موقع التثبيت المناسب
يستخدم سقف المنزل عمومًا هيكل البلاط وهيكل الأسمنت، لذا من الضروري الذهاب إلى الموقع للتفتيش قبل التركيب، لأن ليس كل سقف مناسب لتركيب الألواح الشمسية.
أولاً وقبل كل شيء، يجب تحديد ما إذا كانت قدرة تحميل السقف يمكن أن تلبي المتطلبات. متطلبات تحميل معدات نظام الطاقة الشمسية للسقف أكبر من 30 كجم/م2. بشكل عام، يمكن أن تلبي الهياكل الأسمنتية التي تم بناؤها في السنوات الخمس الماضية المتطلبات، بينما يجب التحقيق بعناية في المنازل ذات الهيكل الطوب التي تم بناؤها قبل 10 سنوات.
ثانياً، من الضروري التحقق مما إذا كانت هناك ظلال في المنطقة المحيطة. حتى كمية صغيرة من الظلال ستؤثر على قدرة توليد الطاقة، مثل سخانات المياه، أعمدة الكهرباء، الأشجار الطويلة وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت هناك انبعاثات غبار بالقرب من الطريق والمنازل، فإن الوحدات ستتلوث، مما يؤثر على قدرة توليد الطاقة.
أخيرًا وليس آخرًا، من الضروري التحقق من اتجاه السقف وزاوية الميل. عندما تواجه الألواح الشمسية الجنوب وتكون بزاوية الميل المثلى، تكون قدرة توليد الطاقة في أعلى مستوياتها. إذا كانت تواجه الشمال، فسيتم فقدان كمية كبيرة من قدرة توليد الطاقة.
اختر اللوح الشمسي المناسب
تحتوي الألواح الشمسية على ثلاثة أنواع من البوليسيلكون، السيليكون أحادي البلورة، والفيلم الرقيق. كل نوع له مزاياه وعيوبه الخاصة. تحت نفس الظروف، فإن كفاءة نظام الطاقة الشمسية مرتبطة فقط بالإنتاج الاسمي للألواح الشمسية، وليس لها علاقة مباشرة بكفاءة الألواح الشمسية. تحتوي وحدة الألواح الشمسية على نوعين من خلايا الطاقة الشمسية: 60 قطعة و72 قطعة. نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة للمنازل عادة ما يكون صغير الحجم وصعب التركيب. لذلك، يُوصى باستخدام الألواح الشمسية من 60 قطعة، والتي تتميز بحجم صغير، ووزن خفيف، وسهولة التركيب.
اختر الحامل المناسب
وفقًا لظروف السقف، يمكن اختيار حوامل الألمنيوم، وحوامل الصلب على شكل C، وحوامل الفولاذ المقاوم للصدأ وغيرها من الحوامل. بالإضافة إلى ذلك، بعد أخذ عوامل مثل قوة حامل تركيب الألواح الشمسية، وتكلفة نظام الطاقة الشمسية، واستغلال مساحة السقف في الاعتبار، يجب تقليل زاوية ميل اللوح الشمسي قدر الإمكان لتقليل سطح استقبال الرياح، مما يزيد من قوة الحامل، ويقلل من تكلفة الحامل بشرط عدم تقليل قدرة توليد الطاقة للنظام بشكل كبير (لا تزيد النقص عن 1%).
تسرب المياه هو مشكلة تحتاج إلى الانتباه أثناء تركيب نظام الطاقة الشمسية. سيكون نظام الطاقة الكهروضوئية آمناً إذا كان لديه أداء جيد ضد تسرب المياه. يتم تثبيت الحامل الكهروضوئي على السطح لدعم التجميع ويتصل بالسقف. يعتمد تصميمه على طريقة القمة إلى القمة، مما لن يؤدي إلى ثقب أو إتلاف العزل الأصلي للسقف. يعتمد كتلة الضغط على الهيكل المُصنّع مسبقاً، مما يتطلب عدم الصب في الموقع وتجنب التدمير القاسي لطبقة العزل المائي للسقف بسبب تركيب حامل الألواح الشمسية.
تصميم توصيل الألواح الشمسية على التوازي والتسلسل
في هذا النظام للطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، يتم توصيل خلايا الشمسية على التوالي لتشكيل فرع سلسلة. يتم استخدام الاتصال التسلسلي لرفع نطاق جهد الإدخال من جهد التيار المستمر إلى العاكس. يجب أن يضمن ذلك عدم تجاوز خلايا الشمسية لنطاق جهد الإدخال للعاكس تحت ظروف الإشعاع الشمسي ودرجات الحرارة المحيطة المختلفة.
الجهد العامل حوالي الجهد العامل المقدر للعكس، والذي لديه أعلى كفاءة. العاكس أحادي الطور 220 فولت لديه جهد إدخال مقدر 360 فولت. العاكس ثلاثي الطور 380 فولت لديه جهد إدخال مقدر 650 فولت. بالنسبة للعاكس 3000 واط، إذا كان مزودًا بلوحة شمسية 260 واط بجهد عمل 30.5 فولت، فإن الجهد العامل هو 366 فولت بالكامل لـ 12 قطعة والقدرة هي 3.12 كيلو واط، وهو الأفضل. العاكس 10 كيلو واط مزود بلوحة شمسية 260 واط، 40 قطعة، 20 سلسلة لكل منها، الجهد هو 610 فولت، والقدرة الكلية هي 10.4 كيلو واط، وهو الأفضل.
اختيار الكابل
في نظام الطاقة الشمسية المنزلية، يُوصى باستخدام كابل النحاس. لأن وصلة MC4 للوحة الشمسية، وموصل خرج العاكس الشمسي، وموصل مفتاح الربط بالشبكة مصنوعة من قلب النحاس. إذا تم استخدام سلك الألمنيوم، وتم توصيل سلك النحاس مباشرة بسلك الألمنيوم، ستتكون نوع من البطارية الكيميائية، وهي التآكل الكهروكيميائي. سيؤدي ذلك إلى سوء الاتصال بين النحاس والألمنيوم، مما يزيد من مقاومة الاتصال. في حالة مرور تيار، ترتفع درجة حرارة الجزء المتصل، مما يسرع من تآكل الاتصال ويزيد من مقاومة الاتصال، مما يؤدي إلى دائرة مفرغة حتى الاحتراق. كما أن أطراف الخرج من العاكس الشمسي مصنوعة أيضًا من النحاس. إذا تم استخدام سلك الألمنيوم، يجب أن يكون القطر أكبر. على سبيل المثال، بالنسبة للعاكس بقدرة 30 كيلو واط، تم تصميمه لاستخدام سلك نحاسي بمساحة 10 م2، أو سلك ألمنيوم بمساحة 16 م2. إذا زادت مساحة الكابل، وكان موصل الأسلاك المقاوم للماء له مساحة محدودة، فقد لا يتحمل ذلك. بالإضافة إلى ذلك، لا يزال مطلوبًا اختيار أسلاك النحاس المرنة BVR متعددة الخيوط بدلاً من سلك النحاس الصلب BV، حيث أن سلك النحاس الصلب من السهل أن يحدث له سوء اتصال مع موصل الأسلاك، وموقع الانحناء لا يزال يحمل ضغطًا، مما قد يتسبب بسهولة في ارتخاء البراغي وسوء الاتصال.
نظام تصميم شائع للطاقة الشمسية للمنازل
بالنسبة لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية الشائعة، فإن النظام أحادي الطور يتراوح عادةً بين 3 كيلووات إلى 8 كيلووات، بينما النظام ثلاثي الطور يتراوح عادةً بين 4 كيلووات إلى 10 كيلووات. إذا كان ذلك مسموحًا، يُوصى باستخدام نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة ثلاثي الطور، لأنه تحت نفس الظروف، فإن نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة ثلاثي الطور يتطلب استثمارًا أقل وسعة توليد أعلى من نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة أحادي الطور. على سبيل المثال، بالنسبة لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة بقدرة 10 كيلووات، إذا تم توصيله بالشبكة أحادية الطور، فسيتطلب 2 عاكس متصل بالشبكة، و4 مجموعات من الألواح الشمسية لإدخال التيار المستمر، و8 كابلات تيار مستمر و2 مفتاح لإخراج التيار المتردد. ومع ذلك، إذا تم توصيله بشبكة الطاقة ثلاثية الطور، فسيتطلب فقط 1 عاكس متصل بالشبكة، و2 مجموعات من الألواح الشمسية لإدخال التيار المستمر، و4 كابلات تيار مستمر و1 مفتاح لإخراج التيار المتردد. يتمتع النظام الشمسي المتصل بالشبكة ثلاثي الطور بتيار أصغر، وفقدان أقل وكفاءة أعلى من النظام المتصل بالشبكة أحادي الطور. كما أن نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة ثلاثي الطور له تأثير أقل على شبكة الطاقة، ولن يتوقف بسبب زيادة جهد الاتصال بالشبكة.
على سبيل المثال، إليك خطة تصميم موجزة لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة بقدرة 3000 واط للاستخدام المنزلي.
التصميم يتطلب حوالي 30 متر2 مساحة السقف، وتستخدم 12 قطعة من الألواح الشمسية بقدرة 265 واط، وإجمالي القدرة هو 3.18 كيلو واط. يعتمد نظام الطاقة الشمسية على مجموعة واحدة من العاكس الشمسي بقدرة 3000 واط، ويتصل بشبكة الطاقة 220 فولت إلى صندوق توزيع الطاقة الداخلي الأصلي، ثم يتصل بشبكة توزيع الطاقة منخفضة الجهد الداخلية للمالك من خلال دائرة 220 فولت قبل أن يتم إرسالها إلى إمدادات الشبكة.
الجهد المستمر الأقصى للعكس (أقصى جهد دائري مفتوح للمصفوفة) هو 550 فولت، ونطاق تتبع جهد الطاقة الأقصى هو 70~550 فولت، وعدد قنوات MPPT هو 1 قناة/1 شبكة. الجهد التشغيلي المقدر لكل وحدة خلوية شمسية هو 30.8 فولت، والجهد الدائري المفتوح هو 38.3 فولت. تحت ظروف العمل المقدرة مع درجة حرارة محيطة تبلغ 25±2℃، وإشعاع شمسي قدره 1000 واط/م2، فإن الجهد التشغيلي المقدر للفرع التسلسلي لـ 12 بطارية شمسية هو 369.6 فولت و جهده الدائري المفتوح هو 459.6 فولت، وكلاهما ضمن النطاق المدخل المسموح به للعكس. لذلك، يمكنه الحفاظ على التشغيل العادي.
في تنوع ظروف العمل، مع الأخذ في الاعتبار أن متوسط درجة حرارة البيئة القصوى هو -10℃، فإن جهد التشغيل للخلايا الشمسية عند نقطة القدرة القصوى هو 12 × 30.8 × (0.35% × 35 + 1) = 415V، مما يلبي متطلبات جهد الإدخال لنقطة MPPT القصوى عند تحميل كامل 550V. عندما تكون متوسط درجة حرارة البيئة القصوى 42℃، فإن جهد التشغيل للخلايا الشمسية عند نقطة القدرة القصوى هو 12 × 31.2 × (-0.35% × 17 + 1) = 352.1V، مما يلبي متطلبات جهد الإدخال لنقطة MPPT عند تحميل كامل 70V.
انظر الجدول أدناه للتكوين الأساسي لهذا النظام الشمسي المنزلي.
اترك تعليقًا
This site is protected by hCaptcha and the hCaptcha Privacy Policy and Terms of Service apply.