So entwerfen Sie ein 4000-W-Off-Grid-Solarsystem für Ihr Zuhause

Das netzunabhängige Photovoltaik-Stromerzeugungssystem für den Hausgebrauch besteht aus dem Photovoltaikmodul, dem Träger, dem Controller, Solarwechselrichter , Akkumulator und Stromverteilungssystem. Bei der Gestaltung des Elektroplans des Systems sollten die Auswahl und Berechnung von Modulen, Wechselrichtern (Controllern) und Akkumulatoren berücksichtigt werden. Vor dem Entwurf des Plans sollten die notwendigen Vorbereitungen getroffen werden, da die Off-Grid-Anlage ohne einen einheitlichen Plan individuell angepasst werden kann. Daher sollten zunächst die Art und Leistung der Benutzerlast, der Stromverbrauch tagsüber und abends sowie die Klimabedingungen am Installationsort kennengelernt werden. Die Stromversorgung der netzunabhängigen Photovoltaikanlage ist vom Wetter abhängig und nicht hundertprozentig zuverlässig.

Die netzunabhängige Solaranlage muss mit dem Akkumulator ausgestattet sein, der 30 bis 50 % der Stromerzeugungssystemkosten ausmacht. Mittlerweile liegt die allgemeine Lebensdauer des Blei-Säure-Akkus zwischen 3 und 5 Jahren. Nach Ablauf der Lebensdauer ist ein Austausch erforderlich. Aus wirtschaftlicher Sicht kann der Akkumulator kaum in großem Maßstab breite Anwendung finden und ist nur an Orten anwendbar, an denen die Stromversorgung knapp ist.

Das netzunabhängige System unterscheidet sich vom netzgekoppelten System. Komponenten und Wechselrichter werden nicht in einem bestimmten Verhältnis konfiguriert, sondern entsprechend der Last des Benutzers, dem Stromverbrauch und den örtlichen Wetterbedingungen ausgelegt:

1. Bestätigen Sie die Leistung des Inselnetz-Wechselrichters entsprechend der Lastart und Leistung des Benutzers

Im Allgemeinen kann die Last für den Heimgebrauch in induktive Last und ohmsche Last unterteilt werden. Die Last mit dem Motor, wie Waschmaschine, Klimaanlage, Kühlschrank, Wasserpumpe und Rauchabzugsventilator, ist die induktive Last. Die Anlaufleistung des Motors beträgt drei bis fünf mal so viel wie die Nennleistung. Bei der Berechnung der Leistung des Wechselrichters muss die Anlaufleistung der Last berücksichtigt werden. Die Ausgangsleistung des Der netzunabhängige Wechselrichter ist höher als die Lastleistung. Für verarmte Familien ist es jedoch unmöglich, alle Lasten zu starten. Um Kosten zu sparen, kann daher die Summe der Lastleistung mit dem Koeffizienten im Bereich von 0,7 bis 0,9 multipliziert werden. Nachfolgend finden Sie eine Liste der Leistungen von Elektrogeräten für den Hausgebrauch, die als Referenz für die Konstruktion dienen.

2. Identifizieren Sie die Modulleistung anhand des täglichen Stromverbrauchs des Benutzers

Für das netzunabhängige System verfügbarer Strom = Gesamtleistung der Module * Durchschnittlicher Solarstromverbrauch in Stunden * Effizienz des Reglers * Effizienz des Akkumulators. Grundsätzlich sollte das Modul so ausgelegt sein, dass es den täglichen Stromverbrauch des Verbrauchers unter den allgemeinen Wetterbedingungen deckt. Mit anderen Worten: Die tägliche Stromerzeugung des Solarzellenmoduls sollte größer sein als der tägliche Stromverbrauch der Last. Da die Wetterbedingungen entweder niedriger oder höher als der Durchschnitt sind, sollte das Design des Solarzellenmoduls grundsätzlich den Bedarf der Jahreszeit mit der schlechtesten Beleuchtung decken. Mit anderen Worten: In der Jahreszeit mit der schwächsten Beleuchtung sollte sichergestellt werden, dass der Akku vollständig aufgeladen ist. Allerdings liegt die jahreszeitlich schlechteste Beleuchtung mancherorts weit unter dem Jahresdurchschnitt. Wenn die Leistung des Solarzellenmoduls immer noch auf die schlechtesten Bedingungen ausgelegt ist, kann die jährliche Stromerzeugung den tatsächlichen Bedarf bei weitem übersteigen und somit eine enorme Verschwendung verursachen. Unter dieser Bedingung sollte die vorgesehene Kapazität des Akkumulators entsprechend erhöht werden, um den elektrischen Energiespeicher zu vergrößern und sicherzustellen, dass der Akkumulator einen geringen Entladezustand aufweist, der den Mangel an Stromerzeugung in der Jahreszeit mit der schlechtesten Beleuchtung ausgleichen kann verhindern, dass die Akkuzelle beschädigt wird. Der vom Modul erzeugte Strom kann nicht vollständig in nutzbaren Strom umgewandelt werden, da auch der Controller-Wirkungsgrad, Maschinenverluste und Akkumulatorverluste berücksichtigt werden müssen.

Der Installationswinkel des Moduls sollte den geografischen Standort des Benutzers berücksichtigen, um den Anforderungen des Benutzers im Sommer und Winter gerecht zu werden. Der Winkel der Solarzelle ist im Allgemeinen nach Süden ausgerichtet, sodass die von der Solarzelleneinheit erzeugte Kapazität maximiert werden kann. Der idealste Neigungswinkel besteht darin, die jährliche Stromerzeugung der Solarzelle zu maximieren und gleichzeitig den Unterschied in der Stromerzeugung zwischen Winter und Sommer zu minimieren.

Der Stromverbrauch der Verbraucher wie Glühbirne, elektrischer Ventilator und elektrischer Haartrockner entspricht der Leistung multipliziert mit der Zeit. Was die Verbraucher wie Klimaanlage und Kühlschrank betrifft, so hat der Stromverbrauch der Klimaanlage einen engen Einfluss auf den Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenbereich, den Wohnraum und die Energieeffizienz der Klimaanlage. Eine 1P-Klimaanlage verbraucht bei achtstündiger Nutzung pro Nacht 1 bis 5 Kilowatt Strom.

3. Bestätigen Sie die Akkukapazität entsprechend dem nächtlichen Stromverbrauch des Benutzers oder der erwarteten Standby-Zeit

Die Aufgabe des Akkumulators besteht darin, den normalen Stromverbrauch der Systemlast sicherzustellen, wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht. Die hohe Belastung sollte sicherstellen, dass das System mehrere Tage lang normal funktioniert, und die Anzahl aufeinanderfolgender bewölkter und regnerischer Tage sollte berücksichtigt werden. Bei allgemeinen Verbrauchern, wie z. B. der Solar-Straßenlaterne, sollte die Akkukapazität je nach Erfahrung oder Bedarf in zwei bis drei Tagen ausgewählt werden. Für verarmte Familien ist der Preis ein wichtiger Faktor. An regnerischen und bewölkten Tagen wird der Akku nicht benötigt und bei ausreichender Sonneneinstrahlung genutzt. Wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht oder keine Sonne scheint, wird der Akku nicht verwendet. Bei der Wahl der Last sollte man sich für energiesparende Geräte wie LED-Licht und Klimaanlage mit variabler Frequenz entscheiden. Der Akkumulatordesigner umfasst den Entwurf der Akkumulatorkapazität und die Reihen-Parallel-Verbindungskombination der Akkumulatorzellen. In der Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage wird häufig der Blei-Säure-Akkumulator verwendet. Unter Berücksichtigung der Lebensdauer der Batterie wird die Entladetiefe im Allgemeinen auf 0,5 bis 0,7 eingestellt. Ausgelegte Kapazität des Akkumulators = (Durchschnittlicher täglicher Stromverbrauch der Last * Anzahl aufeinanderfolgender bewölkter und regnerischer Tage) / Entladetiefe des Akkumulators.

4. Entwurfsplan für ein 4000-Watt-System für den Hausgebrauch

Der Stromverbrauchsbedarf des Kunden: Beleuchtung (200 W, 6 Stunden am Tag), Kühlschrank (50 W, 24 Stunden am Tag), frequenzvariable Klimaanlage (1 PS, 12 Stunden am Tag), Fernseher (50 W, 10 Stunden am Tag) . Andere Haushaltsgeräte, die für einen unbestimmten Zeitraum verwendet werden, einschließlich Waschmaschine, Schreibtisch, Elektroherd, elektrischer Ventilator usw.

(1) Statistik der gesamten Lastleistung

Die Beleuchtung hat 200 W, der Kühlschrank hat 50 W, die Klimaanlage hat 750 W, der Fernseher hat 50 W, die Waschmaschine hat 300 W, der Schreibtisch hat 200 W, der Elektroherd hat 1200 W und der elektrische Ventilator hat 100 W. Insgesamt sind es 2.850 W. Daher wurde der netzunabhängige 4000-W-Solarwechselrichter ausgewählt.

(2) Statistik des täglichen Stromverbrauchs

Die Beleuchtung verbraucht 1,2 kWH, der Kühlschrank verbraucht 1 kWh, die Klimaanlage verbraucht 2 kWh, der Fernseher verbraucht 0,5 kWH, die Waschmaschine verbraucht 1 kWh, der Schreibtisch verbraucht 0,5 kWh, der Elektroherd verbraucht 1 kWh, der elektrische Ventilator verbraucht 0,5 kWh. Insgesamt sind es 7,7 kWh. Tatsächlich liegt der tägliche Stromverbrauch im Durchschnitt bei etwa 6 bis 10 kWh. In manchen Gegenden herrschen günstige Lichtverhältnisse, die täglich bis zu 4,5 Stunden anhalten können. Für das Design wurden 9 Stück 280-W-Module verwendet, deren Stromverbrauch insgesamt 2,52 kW beträgt und 11,34 kWh erzeugen können. Der Wirkungsgrad des netzunabhängigen Systems ist gering und liegt bei etwa 0,8, und die durchschnittliche täglich verfügbare Stromversorgung beträgt 9 kWh. Es kann im Allgemeinen mehr als 99 % des Stromverbrauchsbedarfs decken.

(3) Berechnung des Akkumulators

Die Elektrogeräte für den Heimgebrauch werden überwiegend abends genutzt, tagsüber bleiben nur 20 % übrig. Um die Lebensdauer des Akkus zu erhöhen, kann die Akkukapazität sinnvoll erhöht werden, da die tägliche Entladetiefe gering ist. Bei diesem Projekt werden vier Abschnitte eines kolloidalen Blei-Säure-Akkumulators mit 12 V und 250 Ah verwendet, dessen Gesamtkapazität 12.000 VAH beträgt. Die nutzbare Strommenge beträgt rund 8,4 kWh, der durchschnittliche Stromverbrauch in der Nacht liegt bei 6 kWh. Die Entladungstiefe beträgt etwa 50 %.