Wissen über Solarsysteme: Wie kann man eine Photovoltaikanlage planen?

Wenn du willstÖ wissen wie dessign soPV soSystem, Sie sollten zuerst wissen, was eine PV-Anlage ist.

Was ist eine PV-Anlage?

Photovoltaikanlage oder Solarstromanlage ist einer von erneuerbares Energiesystem die mithilfe von PV-Modulen Sonnenlicht in Strom umwandelt. Der erzeugte Strom kann entweder gespeichert oder direkt genutzt, ins Netz zurückgespeist oder mit einem oder mehreren anderen Stromerzeugern oder mehreren erneuerbaren Energiequellen kombiniert werden. Das Solar-PV-System ist eine sehr zuverlässige und saubere Stromquelle, die für eine Vielzahl von Anwendungen wie Wohngebäude, Industrie, Landwirtschaft, Viehzucht usw. geeignet ist.

Wichtige Systemkomponenten

Das Solar-PV-System umfasst verschiedene Komponenten, die je nach Systemtyp, Standort und Anwendungen ausgewählt werden sollten. Die Hauptkomponenten einer PV-Anlage sind Solarladeregler, Wechselrichter, Batteriebank, Hilfsenergiequellen und Verbraucher (Geräte).
 PV-Modul  wandelt Sonnenlicht in Gleichstrom um.
 Solarladeregler  regelt die Spannung und den Strom, der von den PV-Modulen kommt
      Batterie und verhindert eine Überladung der Batterie und verlängert die Batterielebensdauer.
 Wandler  wandelt die DC-Ausgabe von PV-Modulen oder Windkraftanlagen in einen sauberen AC-Strom für AC . um
      Geräte oder in die Netzleitung zurückgespeist.
 Batterie  speichert Energie zur Versorgung von Elektrogeräten bei Bedarf.
  Belastung  sind elektrische Geräte, die an eine PV-Anlage angeschlossen sind, wie Lampen, Radio, Fernseher, Computer,
     Kühlschrank usw.
 Hilfsenergiequellen - Dieselgenerator oder andere erneuerbare Energiequellen sind.

Dimensionierung von PV-Anlagen

1. Ermittlung des Stromverbrauchsbedarfs

Der erste Schritt bei der Auslegung einer PV-Anlage besteht darin, den Gesamtleistungs- und Energieverbrauch aller Verbraucher, die von der PV-Anlage versorgt werden müssen, wie folgt zu ermitteln:

     1.1 Berechnen Sie die gesamten Wattstunden pro Tag für jedes verwendete Gerät.
           Addieren Sie die für alle Geräte benötigten Wattstunden zusammen, um die Gesamtwattstunden pro Tag zu erhalten, die
           müssen an die Geräte geliefert werden.

     1.2 Berechnen Sie die gesamten Wattstunden pro Tag, die von den PV-Modulen benötigt werden.
            Multiplizieren Sie die Gesamtzahl der Wattstunden der Geräte pro Tag mit 1,3 (die Energie, die im System verloren geht), um zu erhalten
            die gesamten Wattstunden pro Tag, die von den Panels bereitgestellt werden müssen.

2. Dimensionieren Sie die PV-Module

PV-Module unterschiedlicher Größe erzeugen unterschiedliche Strommengen. Um die Dimensionierung von PV-Modulen herauszufinden, wird die gesamte produzierte Spitzenleistung in Watt benötigt. Die produzierte Spitzenleistung (Wp) hängt von der Größe des PV-Moduls und dem Klima des Standorts ab. Wir müssen den Panel-Erzeugungsfaktor berücksichtigen, der an jedem Standort unterschiedlich ist. Für Thailand beträgt der Panel-Generierungsfaktor 3,43. Um die Dimensionierung von PV-Modulen zu bestimmen, berechnen Sie wie folgt:

     2.1 Berechnen Sie die für PV-Module erforderliche Gesamtleistung in Watt-Spitze
           Dividieren Sie die gesamten Wattstunden pro Tag, die von den PV-Modulen (aus Punkt 1.2) benötigt werden, durch 3,43, um   
           die für den Betrieb der Geräte erforderliche Gesamt-Watt-Spitzenleistung der PV-Module

     2.2 Berechnen Sie die Anzahl der PV-Module für das System
           Dividieren Sie die in Punkt 2.1 erhaltene Antwort durch die Nennleistung Watt-peak der verfügbaren PV-Module
           für dich. Erhöhen Sie jeden Bruchteil des Ergebnisses auf die nächsthöhere ganze Zahl und das ist die
           Anzahl der benötigten PV-Module.

Ergebnis der Berechnung ist die Mindestanzahl der PV-Module. Wenn mehr PV-Module installiert werden, wird das System besser funktionieren und die Batterielebensdauer wird verbessert. Wenn weniger PV-Module verwendet werden, funktioniert das System bei Bewölkung möglicherweise überhaupt nicht und die Batterielebensdauer wird verkürzt.

3. Dimensionierung des Wechselrichters

Ein Wechselrichter wird in dem System verwendet, in dem Wechselstromausgang benötigt wird. Die Eingangsleistung des Wechselrichters sollte niemals niedriger sein als die Gesamtwattzahl der Geräte. Der Wechselrichter muss die gleiche Nennspannung wie Ihre Batterie haben.

Bei Stand-alone-Systemen muss der Wechselrichter groß genug sein, um die Gesamtmenge an Watt zu verarbeiten, die Sie gleichzeitig verbrauchen. Die Wechselrichtergröße sollte 25-30% größer sein als die Gesamtwattzahl der Geräte. Wenn der Gerätetyp ein Motor oder Kompressor ist, sollte die Wechselrichtergröße mindestens das 3-fache der Kapazität dieser Geräte betragen und muss zur Wechselrichterkapazität addiert werden, um Stoßströme beim Starten zu bewältigen.

Bei netzgebundenen Systemen oder netzgekoppelten Systemen sollte die Eingangsleistung des Wechselrichters der Nennleistung des PV-Generators entsprechen, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu ermöglichen.

4. Batteriedimensionierung

Der empfohlene Batterietyp für die Verwendung in Solar-PV-Systemen ist eine zyklenfeste Batterie. Die zyklenfeste Batterie wurde speziell dafür entwickelt, auf ein niedriges Energieniveau entladen und schnell wieder aufgeladen zu werden oder über Jahre hinweg Tag für Tag zyklisch geladen und entladen zu werden. Die Batterie sollte groß genug sein, um genügend Energie zu speichern, um die Geräte nachts und an bewölkten Tagen zu betreiben. Um die Größe der Batterie herauszufinden, berechnen Sie wie folgt:

     4.1 Berechnen Sie die gesamten Wattstunden pro Tag, die von Geräten verwendet werden.
     4.2 Dividieren Sie die gesamten verbrauchten Wattstunden pro Tag durch 0,85 für den Batterieverlust.
     4.3 Dividieren Sie die in Punkt 4.2 erhaltene Antwort durch 0,6 für die Entladungstiefe.
     4.4 Dividieren Sie die in Punkt 4.3 erhaltene Antwort durch die Nennspannung der Batterie.
     4.5 Multiplizieren Sie die in Punkt 4.4 erhaltene Antwort mit den Tagen der Autonomie (der Anzahl der Tage, die Sie
           das System in Betrieb sein muss, wenn kein Strom von den PV-Modulen erzeugt wird), um die erforderliche
           Amperestundenkapazität der zyklenfesten Batterie.

Batteriekapazität (Ah) = Von Geräten verbrauchte Gesamtwattstunden pro Tag x Tage der Autonomie
(0,85 x 0,6 x Batterie-Nennspannung)

5. Dimensionierung des Solarladereglers

Der Solarladeregler ist normalerweise für Strom- und Spannungskapazitäten ausgelegt. Wählen Sie den Solarladeregler aus, der der Spannung von PV-Array und Batterien entspricht, und ermitteln Sie dann, welcher Solarladereglertyp für Ihre Anwendung geeignet ist. Stellen Sie sicher, dass der Solarladeregler genügend Kapazität hat, um den Strom vom PV-Array zu verarbeiten.

Für die Serie Laderegler Typs hängt die Dimensionierung des Reglers vom Gesamt-PV-Eingangsstrom ab, der an den Regler geliefert wird, sowie von der PV-Modulkonfiguration (Reihen- oder Parallelkonfiguration).

Standardmäßig wird der Solarladeregler so ausgelegt, dass der Kurzschlussstrom (Isc) des PV-Generators mit 1,3 . multipliziert wird

Nennleistung des Solarladereglers = Gesamtkurzschlussstrom des PV-Generators x 1,3

Anmerkung: Zum MPPT-Laderegler die größe wird anders sein. (Sehen Grundlagen der MPPT-Ladesteuerungr)

Beispiel: Ein Haus hat folgende Verwendung von Elektrogeräten:

· Eine 18-Watt-Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät verbraucht 4 Stunden pro Tag.

· Ein 60-Watt-Lüfter, der 2 Stunden pro Tag verwendet wird.

· Ein 75-Watt-Kühlschrank, der 24 Stunden am Tag läuft, wobei der Kompressor 12 Stunden und 12 Stunden ausgeschaltet ist.

Das System wird von 12 Vdc, 110 Wp PV-Modulen gespeist.

1. Ermittlung des Stromverbrauchsbedarfs

2. Größe des PV-Panels

                                                               
          Tatsächlicher Bedarf = 4 Module
          Daher sollte dieses System von mindestens 4 Modulen mit 110 Wp PV-Modulen versorgt werden.

3. Dimensionierung des Wechselrichters
    Gesamtwatt aller Geräte = 18 + 60 + 75 = 153 W
    Aus Sicherheitsgründen sollte der Wechselrichter als 25-30% größer angesehen werden.
    Die Wechselrichtergröße sollte etwa 190 W oder mehr betragen.

4. Batteriedimensionierung
    Gesamtverbrauch der Geräte = (18 W x 4 Stunden) + (60 W x 2 Stunden) + (75 W x 12 Stunden)
    Batterie-Nennspannung = 12 V
    Tage der Autonomie = 3 Tage

    Batteriekapazität = [(18 W x 4 Stunden) + (60 W x 2 Stunden) + (75 W x 12 Stunden)] x 3
                                                (0,85 x 0,6 x 12)
    Gesamt benötigte Amperestunden 535,29 Ah
    Daher sollte die Batterie für eine Autonomie von 3 Tagen mit 12 V 600 Ah ausgelegt sein.

5. Dimensionierung des Solarladereglers
    PV-Modulspezifikation
    Pm = 110 Wp
    Vm = 16,7 Vdc
    Im = 6,6 A
    Sie = 20,7 A
    Isc = 7,5 A
    Nennleistung Solarladeregler = (4 Strings x 7,5 A) x 1,3 = 39 A
    Daher sollte der Solarladeregler eine Nennleistung von 40 A bei 12 V oder mehr haben.