منظومه شمسی خارج از شبکه چگونه کار می کند؟ اجزاء، جریان، و اندازه توضیح داده شده است

یک کابین چهار کیلومتر از آخرین قطب برق می گذرد و اپراتور شبکه مبلغ پنج رقمی در هر کیلومتر را برای گسترش خط می خواهد. در آن مرحله، تولید و ذخیره الکتریسیته خود یک انتخاب سبک زندگی نیست و تبدیل به یک محاسبات ساده می شود. بنابراین یک منظومه شمسی خارج از شبکه چگونه کار می کند؟ در اصل، هر روز یک حلقه چهار مرحله‌ای را اجرا می‌کند: پانل‌های فتوولتائیک نور خورشید را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کنند، یک کنترل‌کننده شارژ یا اینورتر هیبریدی آن جریان را تنظیم می‌کند و به طور ایمن آن را هدایت می‌کند، یک بانک باتری هر چیزی را که خانواده استفاده نمی‌کند بلافاصله ذخیره می‌کند، و یک اینورتر DC ذخیره‌شده را به جریان متناوب (AC) در ولتاژ مورد انتظار شما تبدیل می‌کند. از آنجایی که هیچ شبکه شهری پشت هیچ یک از آن قرار نمی گیرد، هر مرحله باید 100٪ تقاضای شما را پوشش دهد - هیچ اندازه گیری شبکه، هیچ برگشتی شبکه، و هیچ شانس دومی پس از غروب خورشید وجود ندارد.

چرخه کاری: چهار گام از نور خورشید تا سوکت

واضح ترین راه برای درک این فناوری، دنبال کردن یک واحد انرژی در طول یک روز معمولی است.

1. نسل. پانل ها هر زمان که نور به آنها برسد برق DC تولید می کنند. یک ماژول تک کریستالی مدرن 450 وات در اروپای مرکزی تقریباً 1.2 تا 1.6 کیلووات ساعت در یک روز تابستانی روشن تولید می کند اما تنها 0.4 تا 0.9 کیلووات ساعت در دسامبر، و این شکاف فصلی کل فرآیند طراحی را هدایت می کند.
2. مقررات. مدار MPPT کنترل‌کننده شارژ، آرایه را در حداکثر نقطه قدرت خود نگه می‌دارد - ردیابی در حدود 1 تا 2 درصد از حد بهینه نظری - و متر جریان به باتری را از طریق مراحل حجیم، جذب و شناور نگه می‌دارد تا سلول‌ها هرگز بیش از حد شارژ نشوند.
3. ذخیره سازی. انرژی مازاد بانک باتری را پر می کند. در ساختمان‌های مسکونی فعلی، این به معنای فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4) روی یک پلت فرم 48 ولت است: 90٪ یا بیشتر عمق تخلیه قابل استفاده، منحنی‌های ولتاژ صاف، و عمر چرخه‌ای که بالای 6000 سیکل ذکر شده است.
4. تبدیل. اینورتر DC را از باتری می گیرد و یک خروجی AC موج سینوسی خالص - 230 V/50 هرتز در اروپا، 120/240 V/60 Hz در آمریکای شمالی - با راندمان تبدیل 93-97٪ تولید می کند.

پس از تاریک شدن هوا، حلقه برعکس می شود: باتری اینورتر را تغذیه می کند و اینورتر خانه را تغذیه می کند. وقتی خورشید برمی‌گردد، آرایه بانک را شارژ می‌کند در حالی که به طور همزمان بارهای روز را حمل می‌کند. در طول مدت طولانی هوای ابری، بیشتر اینورترهای هیبریدی یک ژنراتور پشتیبان را روی یک ورودی AC اختصاصی می پذیرند. واحد با ژنراتور همگام شده و باتری ها را به طور خودکار شارژ می کند. حتی اگر هرگز ژنراتور نخرید، مشخص کنید که ورودی در زمان طراحی هزینه کمی دارد و سیستم را در بدترین لحظه ممکن نجات می دهد.

اجزایی که کار واقعی را انجام می دهند

چهار گروه جزء حامل سیستم هستند و هر کدام به یک سوال مهندسی متفاوت پاسخ می دهند.

پانل های خورشیدی: سقف تولید

پانل ها حد بالایی را برای هر چیز دیگری تعیین می کنند. ماژول‌های تک کریستالی مسکونی اکنون تقریباً 400 وات تا 620 وات را پوشش می‌دهند و جزئیات چیدمان در خارج از شبکه اهمیت بیشتری نسبت به حالت روشن دارند: یک ماژول دو وجهی که روی سنگ‌ریزه‌های رنگ روشن نصب شده است می‌تواند 5 تا 15 درصد بیشتر از انعکاس سمت عقب برداشت کند، در حالی که یک دودکش سایه‌دار می‌تواند برای ساعت‌ها کل یک رشته را مهار کند. آرایه‌های خارج از شبکه برای بدترین ماه سال اندازه‌گیری می‌شوند، بنابراین معمولاً پانل‌های بیشتری را نسبت به سقف شبکه‌ای که مصرف روزانه یکسانی دارد، حمل می‌کنند.

اینورتر هیبریدی با کنترلر شارژ MPPT داخلی

در اکثر سیستم هایی که امروزه نصب می شوند، کنترل کننده و اینورتر در یک واحد هیبریدی زندگی می کنند. یک مدل معمولی 5 کیلوواتی تک فاز، 6 تا 8 کیلووات ورودی PV را در دو ردیاب MPPT مستقل می‌پذیرد، ولتاژ مدار باز DC حدود 500 تا 650 ولت را تحمل می‌کند، و زمانی که خروجی خورشیدی از بین می‌رود، در عرض تقریباً 4 تا 10 میلی‌ثانیه به باتری منتقل می‌شود. برندهای معتبری مانند Deye و Solis زمان های انتقال، تعداد MPPT و حداکثر بازده را در دیتاشیت های خود منتشر می کنند و این سه عدد به اندازه قیمت شایسته توجه هستند.

اینورتر هیبریدی تک فاز Deye SUN-5K-SG03LP1-EU 5kW یک واحد هیبریدی 5 کیلوواتی با ردیاب MPPT دوگانه و انتقال سریع باتری، هسته کنترل کننده-اینورتر قبل از کارت مورد بحث قرار گرفت. زمان انتقال منتشر شده، تعداد MPPT و ارقام کارآیی آن را ارزش بررسی نسبت به قیمت شما می کند. مشاهده محصول →

بانک باتری: جایی که استقلال در واقع زندگی می کند

باتری تعیین می‌کند که چقدر بدون آفتاب دوام بیاورید، و LiFePO4 به سه دلیل قابل اندازه‌گیری، سرب اسید را جایگزین کرده است: 90 تا 100 درصد ظرفیت قابل استفاده در مقابل تقریباً 50 درصد، چندین هزار چرخه شارژ در مقابل 500 تا 1200، و ولتاژ تخلیه صاف که اینورترها را تا زمانی که بانک تقریباً خالی شود ثابت نگه می‌دارد. یک بلوک ساختمانی استاندارد یک ماژول 51.2 ولت و 100 Ah است که حدود 5.12 کیلووات ساعت را ذخیره می کند. ظرفیت با انباشتن یا قفسه بندی ماژول های اضافی افزایش می یابد و یک سیستم مدیریت باتری (BMS) سلول ها را متعادل می کند و در محدوده ایمن قطع می شود.

باتری Deye SE-F5 Pro 5.12kWh 51.2V LiFePO4 یک ماژول LiFePO4 51.2 ولت، 100 Ah که حدود 5.12 کیلووات ساعت با جریان پیوسته 100 آمپر و حفاظت BMS ذخیره می کند. این باتری با بلوک ساختمانی که در اینجا توضیح داده شده مطابقت دارد و با افزایش نیازهای ذخیره سازی شما به موازات آن گسترش می یابد. مشاهده محصول →

بازیگران مکمل نیز مهم هستند. جعبه های ترکیب کننده DC رشته ها را در پشت ورودی های ذوب شده ادغام می کنند، کابل PV باید اندازه ای داشته باشد تا افت ولتاژ کمتر از 2 تا 3 درصد باقی بماند، کانکتورهای MC4 باید با رتبه ولتاژ سیستم مطابقت داشته باشند، و یک دیتالاگر به شما امکان می دهد به جای رفتن به دیوار تجهیزات، وضعیت شارژ و بازده روزانه را از تلفن مشاهده کنید. هیچ یک از این قطعات نسبت به باتری هزینه زیادی ندارند، و هر یک از آنها در صورت مهندسی ارزش، منبع رایج ایرادات هستند.

Off-Grid در مقابل Grid-Tied در مقابل هیبرید: آنچه بدون شبکه تغییر می کند

هر سه معماری دارای فیزیک یکسانی هستند، اما باتری و اینورتر بسته به وجود خط شهری، نقش های بسیار متفاوتی ایفا می کنند. جدول زیر تفاوت های عملی را که هم بر طراحی و هم بر بودجه تأثیر می گذارد، خلاصه می کند.

اندازه: جایی که پروژه های خارج از شبکه موفق می شوند یا شکست می خورند

صاحبان شبکه ای که اندازه آنها کمتر است، به سادگی کمبود را از شرکت برق خریداری می کنند. صاحبان خارج از شبکه هر شب یک خانه تاریک یا یک ژنراتور روشن می کنند. نصب‌کننده‌های ترتیب اندازه‌گیری در واقع چهار مرحله دارد:

1. بار را ممیزی کنید. هر وسیله ای را فهرست کنید، وات را در ساعت کار ضرب کنید، و کشش آماده به کار را اضافه کنید. یک خانه کارآمد معمولی با سرعت 8 تا 12 کیلووات ساعت در روز فرود می‌آید - یخچال با 1.5 کیلووات ساعت، روشنایی LED با 0.5، پمپ آب 0.8، چرخه ماشین لباسشویی 0.8، وسایل الکترونیکی و روتر با 0.4 - به علاوه 20٪ حاشیه برای بارهایی که فراموش کرده‌اید.
2. اندازه آرایه در بدترین ماه. روزانه کیلووات ساعت ÷ (ساعات اوج خورشید × 0.75 کاهش سیستم). برای 10 کیلووات ساعت در روز و 2.8 ساعت آفتاب در زمستان، 10 ÷ (2.8 × 0.75) یا حدود 4.8 کیلووات پانل - ده تا دوازده ماژول 450 W است.
3. اندازه بانک بر اساس استقلال بار روزانه × روز استقلال ÷ عمق تخلیه قابل استفاده. برای 10 کیلووات ساعت و 1.5 روز خودمختاری: 10 × 1.5 ÷ 0.9 یا تقریباً 16.7 کیلووات ساعت ظرفیت لیتیوم نصب شده.
4. اندازه اینورتر بر اساس حداکثر تقاضا، نه انرژی روزانه. هر چیزی که می تواند به طور همزمان کار کند را جمع آوری کنید، سپس نوسان موتور را بررسی کنید - کمپرسورها و پمپ ها در هنگام راه اندازی دو تا سه برابر توان نامی مصرف می کنند، بنابراین یک پیک 5 کیلو وات خانگی معمولاً یک واحد 6 تا 8 کیلوواتی را توجیه می کند.

اگر محاسبات سنگین به نظر می رسد، راهنمای طراحی گام به گام خارج از شبکه ما از طریق هر محاسبه با مثال های واقعی کار می کند. روش دیگر، کیت های از پیش مهندسی شده، چهار مرحله را در یک تصمیم واحد جمع می کنند، زیرا آرایه، اینورتر و ذخیره سازی با اعداد منطبق می رسند.

کیت خورشیدی 5 کیلوواتی خارج از شبکه با ظرفیت ذخیره سازی 10 کیلووات ساعت یک کیت از پیش مهندسی شده که یک آرایه 5 کیلوواتی و اینورتر را با 10 کیلووات ساعت فضای ذخیره سازی منطبق جفت می کند و مراحل اندازه را در یک تصمیم جمع می کند. فقط قبل از سفارش، ارتباط CAN-bus بین برندهای اینورتر و باتری را تأیید کنید. مشاهده محصول →

به عنوان مثال، یک کیت 5 کیلوواتی با ظرفیت 10 کیلووات ساعت، برای یک خانواده دو نفره با وسایل کارآمد و گرمایش گاز یا چوب مناسب است. یک هشدار تدارکاتی که از تجربه گرفته شده است: اختلاط برندهای اینورتر و باتری بدون ارتباط تایید شده CAN-bus تنها رایج‌ترین اشتباه مشخصاتی است که می‌بینیم. سخت‌افزار معمولاً کار می‌کند، اما پارامترهای شارژ و پروتکل‌های دست دادن باید با هر دو برگه داده تأیید شوند، هرگز فرض نمی‌شود.

جایی که خورشیدی خارج از شبکه منطقی است - و جایی که ندارد

فن آوری بالغ است. تصمیم اقتصادی است

• نامزدهای قوی: کابین‌ها و مزارع راه دور که هزینه توسعه خط بیش از کل سیستم، ایستگاه‌های مخابراتی و هواشناسی، پمپاژ کشاورزی، و RVs یا قایق‌هایی است که شبکه به سادگی وجود ندارد.
• موارد مرزی: خانه هایی که به شبکه های غیر قابل اعتماد متصل هستند. خارج از شبکه خالص کار می کند، اما یک سیستم هیبریدی که به طور معمول با شبکه و جزایر در هنگام قطع برق معامله می کند، امنیت مشابهی را با ظرفیت باتری کمتر ارائه می دهد.
• تناسب ضعیف: خانه‌های حومه شهر با برق پایدار و ارزان - یک بانک باتری با اندازه مستقل در بیشتر سال نیمه بیکار می‌ماند و هرگز حق بیمه را بازپرداخت نمی‌کند.
• وظیفه سبک: برای کمپینگ، محل کار، یا یک کشو اضطراری خانگی، یک نیروگاه قابل حمل 700 وات تا 2000 وات همراه با یک پانل تاشو 100 تا 200 وات، همان حلقه تولید-تنظیم- ذخیره-تبدیل را در قالب قابل حمل، بدون هیچ نصبی، بازتولید می کند.

منظومه شمسی خارج از شبکه یک جعبه سیاه نیست. این چهار جزء در یک حلقه منظم است - تولید، تنظیم، ذخیره، تبدیل - با هر حاشیه ای که توسط بدترین هفته آب و هوا به جای میانگین روز شما تعیین می شود. بارها را صادقانه بررسی کنید، به جای جولای برای دسامبر طراحی کنید، تأیید کنید که باتری و اینورتر می توانند با یکدیگر صحبت کنند، و همان حلقه برای چندین دهه با سوختی که هر روز صبح رایگان می رسد کار خواهد کرد. اگر ترجیح می دهید تطبیق مؤلفه برای شما انجام شود، کاتالوگ ما پانل‌ها، اینورترهای هیبریدی و ذخیره‌سازی LiFePO4 را به‌عنوان کیت‌های از پیش پیکربندی شده در کلاس‌های توان 3 تا 20 کیلووات ارسال می‌کند و تیم ما به‌جای الگوی عمومی، یک سیستم را بر اساس فهرست بار واقعی شما اندازه می‌گیرد.