تكنولوجيا الطاقة الجديدة يوزيل المحدودة
الكهرباء الشمسية: أنظمة الطاقة الشمسية القائمة بذاتها
- May 23, 2017 -

الكهرباء الشمسية: أنظمة الطاقة الشمسية القائمة بذاتها

وحيثما تكون شبكة الكهرباء غير متوافرة أو غير متوفرة بتكلفة معقولة، يمكن استخدام نظام كهروضوئي قائم بذاته لتوليد الطاقة الكهربائية اللازمة. ومن أمثلة مثل هذا التطبيق أكواخ أو كبائن جبال الألب في المناطق النائية، ومضخات المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية، وهواتف الطوارئ، ولكن أيضا أنظمة للقوارب أو المركبات الترفيهية (عربات النقل).

منذ وحدات الطاقة الشمسية تنتج فقط الطاقة الكهربائية خلال النهار، فمن الضروري لتخزين الطاقة ليلا أو لأيام غائمة. وتستخدم أنظمة التخزين هذه في الغالب بطاريات الرصاص القابلة لإعادة الشحن، نظرا لقدرتها على القبول بكفاءة عالية سواء من حيث الجهد المنخفض أو العالي. منظم البطارية يمنع الشحن الزائد، ودائرة ذرف الحمل يمنع التصريف العميق. ونظرا للاختلافات الكبيرة في حصاد الطاقة بين الشتاء والصيف فمن المستحسن استخدام الأنظمة الهجينة للتطبيقات على مدار السنة. مثل هذا يمكن استخدام الديزل أو الغاز الحيوي مولدات وكذلك توربينات الرياح. في معظم الحالات سوف تشمل بطارية تخزين أيضا.

  • مصدر الصورة: سمارت بويرسيستمز.

صورة: قائمة بذاتها نظام الضوئية لتوفير الكهرباء مستقلة من بيت صيفي أو عطلة نهاية الأسبوع بما في ذلك مولد بف 220Wp والمراكم صيانة مجانية (100Ah / 24V) وكذلك منظم تهمة 50A. بنيت في العاكس إمدادات 1.200 واط المستمر السلطة و 3.300 واط ذروة السلطة المؤقتة.

فإن نظام الضوئية توفير الجهد الناتج البطارية (في معظم الحالات) 12 أو 24 فولت العاصمة. لتوريد الأجهزة التي تتوفر فقط ل أس الفولتية يمكن استخدام العاكس السلطة.
واحدة من أهم المهام في تخطيط مثل هذا النظام الكهروضوئي قائمة بذاتها هو لمطابقة استهلاك الطاقة المحتمل مع متوسط ​​الإشعاع الشمسي المحلي، وإنتاج الطاقة الناتجة والقدرة على التخزين المطلوبة. على سبيل المثال: منزل عطلة نهاية الأسبوع بالقرب من مونتيليمار (فرنسا)، المحتلة فقط خلال فصل الصيف، هو تزويد الطاقة الكهربائية من قبل نظام بف. الأجهزة المستهلكة للطاقة هي قليلة (الموفرة للطاقة أو الجهد المنخفض الهالوجين) مصابيح، تلفزيون صغير، مضخة مياه وثلاجة موفرة للطاقة. وتضاعف الطلب اليومي على الطاقة إلى حوالي 680 كيلوواط ساعة. في هذا الموقع إنتاج الطاقة اليومية لكل 1 كيلوواط قدرة وحدة تصل في الصيف أقل من 4 كيلوواط ساعة؛ وبالتالي فإن محطة 0.18 كيلو واط سوف تكون كافية تماما، تكملها تخزين البطارية القابلة لإعادة الشحن بسعة حوالي 280 آه (في 12 فولت دس)، وهو ما يكفي لتغذية لمدة 2.5 أيام.

  • مصدر الصورة: سما تيشنولوجي أغ

ضوء الشمس بدلا من النفط: نظام الفولتضوئية المستقلة في دولة الإمارات العربية المتحدة. إن كهربة الريف في الدول الناشئة والبلدان النامية هي تطبيق مثبت اقتصاديا وفنيا للنظم الكهروضوئية القائمة بذاتها.

ثلاث خطوات لحجم النظام الكهروضوئي المستقل

بعض المراحل التمهيدية: عموما ينبغي للمرء أن يستخدم فقط أجهزة توفير الطاقة ليتم تغذية من قبل نظام الكهروضوئية قائمة بذاتها. بالإضافة إلى ذلك، من خلال الاستفادة من الأجهزة العاملة في 12 أو 24 فولت دس (لأن أنظمة بف توفر أصلا دس الجهد) يمكن تجنب بعض الخسائر التحويل.

الخطوة 1: تقدير الاستهلاك اليومي للطاقة:

  • مصدر الصورة: ديوتسش بوندستيفتنغ أومويلت (دب)

لكل جهاز ضرب دخل الطاقة (يقاس في واط) مع ساعات من السلطة في الوقت المحدد. جمع النتائج وإضافة بعض المخزن المؤقت (اعتمادا على عدم اليقين من توقعاتك). منذ الاستهلاك سوف تختلف مع الموسم، يجب حساب هذا بشكل مستقل لفصل الصيف والشتاء الموسم (على الأقل).

النظام الكهروضوئي للمقصورة "رابينكوب" في جبال الألب البافارية يحل محل مولد ديزل لإنتاج الكهرباء المصدر: ديوتسش بوندستيفتونغ أومويلت (دب)

الخطوة 2: تحديد حجم (انتاج الطاقة) من نظام بف:

يجب أن يكون متوسط ​​العائد اليومي للطاقة من قبل النظام الكهروضوئي كافيا لتغطية الاستهلاك اليومي (محسوبا في الموسم الواحد، حيث أن »الحصاد« يختلف على نطاق واسع بين الصيف والشتاء).

لتوقع العائد اليومي للطاقة نحن بحاجة إلى بيانات حول الإشعاعات اليومية في موقع الوحدات الكهروضوئية. هذه البيانات متاحة من مصادر مختلفة على شبكة الإنترنت (مثل http://www.nrel.gov/ للولايات المتحدة الأمريكية أو http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ لأوروبا وأفريقيا). وللحصول على عائد الطاقة الذي يوفره النظام الكهروضوئي، يجب مضاعفة الإشعاع (المقيس بالكيلووات ساعة / م 2 / يوم) بقدرة الوحدة النمطية (الناتج الاسمي، المعطى في ذروة كيلووات، كيلوواط) والنتيجة المصححة بعوامل تشمل انحراف والتوجه الأمثل والميل للوحدات. (بعض المصادر المذكورة أعلاه تقدم هذه البيانات المحسوبة مسبقا وتصحيحه أيضا.)

الآن لدينا لخصم خسائر انتقال الناجمة عن المقاومة الكهربائية في الكابلات وأثناء عملية الشحن / التفريغ من تخزين البطارية القابلة لإعادة الشحن. ويمكن لهذه الخسائر عادة أن تصل إلى حوالي 24٪.

على سبيل المثال: نظام الكهروضوئية بالقرب من كامبريدج (المملكة المتحدة)، وتوفير 1 كيلو واط من الناتج الاسمية، ستولد 3.6 كيلوواط ساعة من الطاقة الكهربائية يوميا في المتوسط ​​في يوليو. لذلك يمكن أن تلبي استهلاك حوالي 3.6 * 0.76 = 2.7 كيلوواط ساعة / يوم. ومع ذلك، لتخطيط نظام بف لدينا، وسوف نستخدم الشهر مع أقل تشعيع الموسم كقاعدة - في فصل الصيف في كامبريدج سيكون هذا سبتمبر (2.7 * 0.76 = 2.05 كيلوواط ساعة / يوم)، في فصل الشتاء ديسمبر ( 0.7 * 0.76 = 0.5 كيلوواط ساعة / يوم).

لذلك، إذا كنا بحاجة فقط حوالي 500 واط في اليوم، فإن هذا النظام يكفي حتى لفصل الشتاء - ولكن يمكن أن تنتج أربعة أضعاف احتياجاتنا في الصيف، وسوف يكون المتضخم تماما لأكثر من نصف العام. وإذا استخدمنا المرفق فقط في الصيف، فإن نظاما مع 0.5 / 2.05 = 0.24 كيلوواط (الاستهلاك مقسوما على الإنتاج لكل كيلوواط من الناتج الاسمي المثبت) سيكون كافيا تماما. ولذلك سيكون من المستصوب اقتصاديا تركيب نظام هجين بما في ذلك نظام الكهروضوئية من 0.25 إلى 0.3 كيلوواط، ومولد إضافي لربط موسم الشتاء.

الخطوة 3: البعد سعة التخزين

منذ نظام بف يولد الكهرباء عندما تكون الشمس مشرقة، وهو في كثير من الحالات ليس الوقت الذي نحتاج إليه الطاقة، ونحن نستخدم البطاريات القابلة لإعادة الشحن لتخزين الطاقة الكهربائية. تقاس قدرة هذه البطاريات في أمبير-هورس (أه). إذا قمنا بتقسيم الاستهلاك المفترض يوميا (في) من خلال الجهد الناتج (في V دس) من نظام التخزين (معظمها 12 فولت دس أو 24 فولت دس، اعتمادا على الربط بين البطاريات)، نحصل على القدرة التي نحتاجها على سبيل المثال مع معدل الاستهلاك اليومي من 0.5 كيلوواط ساعة: 500Wh / 12V = 41.7 أه. لتجنب الأضرار الناجمة عن التفريغ العميق، يجب علينا مضاعفة هذه القيمة إلى 84 آه في اليوم الواحد. إذا تم استخدام المرفق فقط في الصيف، ونحن نحسب 2.5 أيام في الحد الأقصى للجسر، مما أدى إلى قدرة إجمالية تبلغ حوالي 210 آه. في فصل الشتاء لدينا لحساب مع ما يصل إلى 5 أيام إلى جسر، وبالتالي فإن القدرة الإجمالية ستكون 420 آه.