حساب عدد البطاريات الكهربائية للنظام الشمسي
حساب عدد البطاريات الكهربائية للنظام الشمسي، بعد أن تعرفنا ضمن سلسلة مقالات تصميم نظام شمسي على أولى خطوات التصميم وكيفية فرز وحساب الأحمال الكهربائية.
سنتعرف الآن على موضوع كيفية حساب عدد البطاريات الكهربائية لتوفير الطاقة الكافية التي نحتاج إليها ليلاً، وعرفنا بعد أن أجرينا حسابات بأن الطاقة المستهلكة ليلاً تساوي 6811 واط ساعة.
بالتالي سنتعرف على كيفية حساب عدد البطاريات بالاعتماد على المتطلبات التالية: نسبة عمق التفريغ والكفاءة (كفاءة البطارية عند درجة الحرارة وكفاءة الكابلات) وعدد أيام الغيوم والطاقة المستهلكة وفولتية النظام.
ما هي شروط بناء النظام الشمسي؟
ما هي شروط بناء النظام الشمسي؟ سؤال مهم يخطر في بال كل من يريد أن يتحضر لتركيب نظام شمسي صغير أو متوسط الحجم.
نقدم لكم أول مقال ضمن سلسلة مقالات تصميم نظام شمسي كهروضوئي متكامل، وهو موضوع مهم يبني عليه باقي خطوات بناء النظام الشمسي.
ما هي شروط بناء النظام الشمسي؟
هناك عدة شروط علينا معرفتها بدقة عالية وهي:
- أولاً: دراسة بيئة الموقع المراد تركيب الألواح عليه، بمعنى هل الموقع مكان مفتوح وغير محجب لأشعة الشمس؟ وهل يمكن لسطح المبنى تحمل وزن المنصة والألواح الشمسية؟
- ثانياً: تحديد نوع النظام الشمسي المناسب، هل تريد نظام متصل بالشبكة أم معزول أم هجين.
- ثالثاً: ما قدرة النظام المطلوب؟
- رابعاً: هل أملك مساحة كافية لتركيب عدد الألواح؟ وهل الألواح الأمامية تسبب ظل على الألواح الخلفية أم لا؟
دراسة بيئة الموقع المراد تركيب الألواح عليه
تأكد تماماً من أن الموقع لا يحيط بأي عائق قد يسبب في التظليل على الألواح الشمسية سواء كان مبنى مجاور أو أشجار، بالإضافة إلى ذلك علينا معرفة مدى تحمل سقف المبنى للوزن الذي يوضع عليه.
تحديد نوع النظام الشمسي المناسب
يوجد ثلاثة أنظمة متوفرة يمكن اختيار أحدهما:
النظام المتصل مع شبكة الكهرباء (نظام أون جريد).- النظام الخارج عن شبكة الكهرباء (نظام أوف جريد).
- النظام الهجين (Hybrid System).
ملحوظة مهمة:
لا نعني بالنظام الخارج عن شبكة الكهرباء (أوف جريد) بأنه لا يمكن تغذيته بمصدر كهرباء عامة بل لا يمكنه بيع فائص طاقة الألواح إلى شركة الكهرباء، لذلك قد يظن البعض أن كلمة معزول أو خارج عن الشبكة أنه لا يمكن تغذيته بمصدر كهرباء الشبكة العامة.
نكرر بأن النظام الخارج عن الشبكة (نظام الأوف جريد) يمكن تغذيته من مصدر شبكة الكهرباء، لكن لا يمكنه بيع طاقة الألواح إلى شبكة الكهرباء العامة مثل نظام الأون جريد.
قدرة النظام الشمسي المطلوب
تحدد قدرة النظام الشمسي المطلوب بالاعتماد على إجمالي الطاقة التي تستهلكها الأحمال الكهربائية (أحمال الليل وأحمال النهار) بحيث يتم عمل جدول مبسط يوضح فيه اسم الجهاز وقدرته وعدد ساعات التشغيل وإجمالي الطاقة المستهلكة لكل حمل أثناء النهار والليل في حال أردت تشغيله ليلاً.
مساحة السطح وعدد الألواح الشمسية
خطوة مهمة لا بد من أخذها بالاعتبار بعد أن تقدر عدد الألواح الشمسية اللازمة، وفيها تقان بين مساحة سطح المبنى وإجمالي مساحة الألواح الشمسية التي يجب تركيبها بحيث يمكن للسطح استيعاب كامل عدد الألواح مع ترك مسافة كافية بين الألواح الأمامية والألواح الخلفية.
على العموم فإن توليد طاقة بمقدار 1 كيلو واط/ ساعة من خلال الألواح الشمسية يتطلب توفير مساحة سطح تعادل 10 متر مربع تقريبا، ما يعني أنه عند التخطيط على تركيب ألواح شمسية بقدرت 2 كيلو واط / ساعة سيحتاج إلى مساحة 20 متر مربع تقربياً.
وهناك بعض الأمور الأخرى التي يجب دراستها مثل: التكاليف الأولية لتركيب النظام.
فرز وحساب الأحمال الكهربائية للنظام الشمسي
فرز وحساب الأحمال الكهربائية للنظام الشمسي، بعد أن تعرفنا ضمن سسلسة مقالات تصميم نظام شمسي على “شروط بناء النظام الشمسي”، تأتي مرحلة فرز وحساب الأحمال الكهربائية المراد تشغليها على النظام الشمسي.
فرز وحساب الأحمال الكهربائية
- أولاً: فرز الأحمال الكهربائية حسب الصنف.
- ثانياً: إيجاد قدرة كل حمل من كل صنف (أي إذا كنت تريد وضع 15 لمبة عليك فقط تحديد قدرة اللمبة الواحدة إذا كانت جميع اللمبات بنفس القدرة وهكذا مع الباقي).
- ثالثاً: تحديد عدد الأحمال بكل صنف.
- رابعاً: تحديد مدة التشغيل لكل صنف.
- خامساً: إيجاد الطاقة المستهلكة لكل صنف.
- سادساً: جمع كمية الطاقة المستهلكة الكلية.
- سابعاً: مراعاة الأحمال التي بها تيار بدء تشغيل عالي لحظة التقويم، حيث يجب جمعها لتحديد الانفرتر المناسب لتحمل إجمالي تيار بدء التشغيل.
ملاحظات مهمة جداً:
- عند حساب الأحمال الكهربائية لنظام شمسي يجب الفصل بين أحمال النهار وأحمال الليل، بحيث يكون لكلاً منهما جدول منفصل.
- يفضل دائماً اختيار مكيف الانفرتر عن المكيف العادي لأنه موفر في الطاقة كما أنه لا ينتج عنه تيار اقلاع عالي لحظة التشغيل.
سنتحدث في مقالات قادمة ضمن سلسلة مقالات تصميم نظام شمسي عن كيفية اختيار قدرة الانفرتر المناسب لتشغيل هذه الأحمال وخاصة حمل التكييف والثلاجة.
ومن الناتج النهائي الذي حصلنا عليه، نحتاج إلى نظام قادر على توفير طاقة كهربائية بمقدار 20279 كيلو واط ساعة خلال اليوم على الأقل.
كمية الطاقة المستهلكة ليلاً
وجدنا خلال حسابانتا بمقال فرز وحساب الأحمال الكهربائية للنظام الشمسي أن الطاقة التي تستهلكها الأحمال المراد تشغيلها في الليل خلال ساعات محددة هي: 6811 واط ساعة.
- عدد أيام الغيوم.
- عمق التفريغ (DOD).
- كفاءة البطاريات.
- جهد النظام الشمسي.
ويمكن حساب كمية الطاقة المطلوبة ليلاً من البطاريات
سعة البطاريات الكهربائية= (كمية الطاقة المطلوبة ليلاً× عدد أيام الإحتياط) ÷ (عمق التفريغ DOD× كفاءة النظام× جهد النظام)
ملحوظة مهمة: لكي تكون أدق يمكنك إضافة كفاءة البطارية عند درجة حرارة الصفر، لأن السعة الأمبيرية للبطارية تنخفض مع الأجواء الباردة.
| قدرة الأحمال | جهد النظام |
|---|---|
| حتى 1 كيلو واط | 12 فولت |
| من 1 كيلو حتى 2 كيلو | 24 فولت |
| من 2 كيلو فما فوق | 48 فولت |
خطوات حساب عدد البطاريات الكهربائية للنظام الشمسي
أولاً: تحديد كمية الطاقة المراد استهلاكها ليلاً: في مقالنا قلنا أن الطاقة المستهلكة تساوي 6811 واط ساعة.
ثانياً: تحديد عمق تفريغ البطاريات: إذا كانت البطاريات من نوع الليثيوم المتطور فيمكنك الحساب على عمق تفريغ 80% إلى 90%، أما البطاريات الرخيصة الثمن كبطاريات الجل وال AGM سوف نحسب عمق التفريغ على أساس 50%، والبطارية التي سنعتمد عليها من نوع الجل.
ثالثاً: تحديد عدد الأيام الإحتياطية (أيام الغيوم): في الغالب نضع الرقم 1، ولكن هذه الخطوة مفيدة للدول الأوروبية التي قد تغيب فيها الشمس ليومين أو أكثر.
رابعاً: كفاءة البطارية: يمكنك وضع كفاءة البطارية بنسبة 80% كأدنى حد أو 70% كأقصى حد لتعويض كفاءة البطاريات من درجات الحرارة المتغيرة وكذلك الكابلات وغير ذلك، ولا ننسى أن درجة الحرارة المنخفضة تقلل من سعة البطارية بنسبة تصل إلى 30% عند درحة حرارة صفر.
حساب عدد البطاريات الكهربائية للنظام الشمسي
سعة البطاريات الكهربائية= (كمية الطاقة المطلوبة ليلاً× عدد أيام الغيوم) ÷ (عمق التفريغ DOD× كفاءة البطارية× جهد النظام)
= (6811× 1) ÷ (0.5 × 0.8× 48)
= 6811 ÷ 19.2
= 354.7 أمبير ساعة
مع فرض أن سعة البطارية المتوفرة 12 فولت/ 175 أمبير ساعة فإن:
مجموع عدد البطاريات المتصلة بالتوازي= سعة البطاريات الكهربائية ÷ سعة البطارية الواحدة
= 354.7 ÷ 175
= 2
عند توصيل البطاريتين على التوازي نحصل على سعة أمبيرية 175 أمبير ساعة، ولكن الجهد البطاريتين يبقى ثابت 12 فولت وجهد النظام 48 فولت، ماذا نفعل؟ سنقوم بتوصيل عدة بطاريات على التوالي، ولكن كيف ذلك؟ وكم بطارية احتاج لأحصل على جهد كلي 48 فولت من البطاريات الكهربائية؟… تابع الخطوات المتبقية.
مجموع عدد البطاريات المتصلة بالتوالي= جهد النظام الشمسي ÷ جهد البطارية الواحدة
= 48 فولت ÷ 12 فولت = 4 بطاريات
إذاً نحتاج إلى توصيل كل أربعة بطاريات على التوالي لرفع الجهد إلى 48 فولت.
عدد البطاريات الكهربائية المطلوبة= ناتج مجموع عدد البطاريات المتصلة على التوالي× ناتج مجموع عدد البطاريات المتصلة على التوازي
= 4 × 2
= 8 بطاريات
بالتالي نحتاج إلى مجموعتين من البطاريات كل مجموعة أربعة بطاريات متصلة على التوالي ومن ثم توصل المجموعتين على التوازي لتحصل على جهد 48 فولت وسعة 350 أمبير ساعة.
[download id=”58378″]
يسعدنا زيارتكم صفحاتنا على مواقع التواصل الاجتماعي حيث نقوم بنشر عروض حصرية على موقعنا الالكتروني.
صفحتنا علي الفيسبوك هنا.
حسابنا على تويتر هنا.
