O procedimento para o cálculo do sistema fotovoltaico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O cálculo de um sistema fotovoltaico pode ser dividido nas seguintes etapas:

• Determinação da carga e energia consumida.
• Determinar a potência necessária do inversor e a capacidade da bateria.
• Determinar o número necessário de módulos fotovoltaicos com base nos dados de chegada da radiação solar no local de instalação do sistema.
• Cálculo do custo do sistema.

Depois de concluir a etapa 4, se o custo do sistema for inaceitavelmente alto, você pode considerar as seguintes opções para reduzir o custo de um sistema autônomo de fornecimento de energia: reduzir o consumo de energia substituindo a carga existente por aparelhos energeticamente eficientes, além de eliminar cargas térmicas, "fantasmas" e opcionais (por exemplo, você pode usar refrigeradores , condicionadores de ar, etc., funcionando a gás):

• substituindo a carga CA por uma carga CC. Nesse caso, você pode ganhar com a ausência de perdas no inversor (de 10 a 40%). No entanto, é necessário levar em consideração as características da construção de sistemas de corrente contínua de baixa tensão;
• introdução de um gerador de energia adicional ou turbina eólica, gerador a diesel-gás no sistema de fornecimento de energia;
• aceite o fato de que nem sempre você terá eletricidade. E quanto mais a energia do sistema diferir do consumo de energia, maior a probabilidade de você ter períodos de blecaute.

1. Determinação do consumo de energia

Faça uma lista de dispositivos consumidores de energia que você vai alimentar a partir da usina de energia solar. Determine o consumo de energia durante sua operação. A maioria dos dispositivos é rotulada com seu consumo de energia nominal em watts ou quilowatts. Se o consumo de corrente for indicado, você precisará multiplicar essa corrente pela tensão nominal (geralmente 220 V).

Calcule a carga CA. Se você não tiver essa carga, pode pular esta etapa e prosseguir para calcular a carga CC.

1.1. Liste toda a carga CA, sua potência nominal e o número de horas de operação por semana. Multiplique a potência pelo número de horas de funcionamento de cada aparelho. Some os valores resultantes para determinar o consumo total de energia CA por semana.

Aqui está um método passo a passo simples para calcular um sistema fotovoltaico (PVS). Este método ajudará a determinar os requisitos do sistema e selecionar os componentes necessários do sistema de alimentação.

1.2. Em seguida, você precisa calcular quanta energia DC é necessária. Para isso, multiplique o valor resultante por um fator de 1,2, que leva em consideração as perdas no inversor.

1.3. Determine o valor da tensão de entrada do inversor de acordo com as características do inversor selecionado. Normalmente é 12 ou 24 V.

1.4. Divida o valor do item 1.2 pelo valor do item 1.3. Você receberá o número de ampères-hora por semana necessários para cobrir sua carga CA.

Calcule a carga CC.

1.5. Registre os dados de carga DC.

1.6. Determine a tensão no sistema CC. Normalmente é 12 ou 24 V. (Conforme parágrafo 1.3)

1.7. Determine o Ah necessário por semana para a carga CC (divida o valor em 1.5 pelo valor em 1.6).

1.8. Adicione o valor do parágrafo 1.4 e do parágrafo 1.7 para determinar a capacidade total necessária da bateria. Este será o número de Ah consumido por semana.

1.9. Divida o valor do parágrafo 1.8 por 7 dias; você receberá o valor diário de Ah consumido.

2. Otimize a carga

Nesta fase, é importante analisar a carga e tentar reduzir o consumo de energia. Isso é importante para qualquer sistema, mas é especialmente importante para o sistema de alimentação de um edifício residencial, pois a economia pode ser muito significativa. Primeiro identifique cargas grandes e flutuantes (por exemplo, bombas de água, iluminação externa, refrigeradores AC, máquina de lavar, aquecedores elétricos, etc.)

O custo inicial dos aparelhos DC geralmente é maior (porque eles não são produzidos em grandes quantidades) do que os mesmos aparelhos AC, mas você evitará perdas no inversor. Além disso, os aparelhos CC costumam ser mais eficientes do que os aparelhos CA (em muitos eletrodomésticos, especialmente os eletrônicos, a CA é convertida em CC, o que leva a perdas de energia nas fontes de alimentação dos aparelhos).

Substitua as lâmpadas incandescentes por lâmpadas fluorescentes sempre que possível. As lâmpadas fluorescentes fornecem o mesmo nível de iluminação enquanto consomem 4-5 vezes menos eletricidade e sua vida útil também é cerca de 8 vezes mais longa.

Se você tem uma carga que não consegue eliminar, considere ligá-la apenas em períodos ensolarados ou apenas no verão. Revise a lista de sua carga e recalcule os dados.

3. Determine os parâmetros da bateria (AB)

Selecione o tipo de bateria que você usará. Recomendamos o uso de baterias de chumbo-ácido terméticas e isentas de manutenção, que oferecem o melhor desempenho e economia.

Em seguida, você precisa determinar quanta energia precisa obter da bateria. Freqüentemente, isso é determinado pelo número de dias durante os quais a bateria alimentará a carga por conta própria sem recarregar. Além deste parâmetro, você precisa considerar a natureza do sistema de alimentação. Por exemplo, se está a instalar um sistema para a sua casa de férias que visita apenas aos fins-de-semana, seria melhor ter uma bateria maior porque pode carregar durante toda a semana e fornecer energia apenas aos fins-de-semana. Por outro lado, se você estiver adicionando módulos fotovoltaicos a um sistema de alimentação de gerador a diesel ou a gasolina existente, sua bateria pode ter uma capacidade menor do que o projetado, porque este gerador pode ser ligado para recarregar a bateria a qualquer momento.

Depois de determinar a capacidade necessária da bateria. você pode prosseguir para a consideração dos seguintes parâmetros muito importantes.

3.1. Determine o número máximo de "dias sem sol" consecutivos (ou seja, quando não há energia solar suficiente para carregar a bateria e operar a carga devido ao mau tempo ou nebulosidade). Você também pode tomar como parâmetro o número de pescoços que escolheu, durante os quais a bateria alimentará a carga sozinha sem recarregar.

3.2. Multiplique o consumo diário em Ah (ver parágrafo 1.9 do cálculo do consumo de energia acima) pelo número de dias determinado no parágrafo anterior

3.3. Defina o valor da profundidade de descarga AB admissível. Tenha em mente que quanto maior a profundidade de descarga, mais rápido suas baterias falharão. Recomendamos uma profundidade de descarga de 20% (não mais de 30%), o que significa que você pode usar 20% da capacidade nominal da bateria. Use coeficientes (ou 0,3). Sob nenhuma circunstância a descarga da bateria deve exceder 80%!

3.4. Divida o item 3.2 pelo item 3.3.

3.5. Selecione um coeficiente na tabela abaixo que leve em consideração a temperatura ambiente na sala onde as baterias estão instaladas. Normalmente, esta é a temperatura média no inverno. Este coeficiente leva em consideração a diminuição da capacidade da bateria com a diminuição da temperatura.

Coeficiente de temperatura para bateria:

3.6. Multiplique o valor do item 3.4 pelo coeficiente do item 3.5. Você obterá a capacidade total necessária da bateria.

3.7. Divida este valor pela capacidade nominal da bateria que você selecionou. Arredonde o valor resultante para o número inteiro mais próximo. Este será o número de baterias que serão conectadas em paralelo.

3.8. Divida a tensão CC nominal do sistema (12 V, 24 V ou 48 V) pela tensão nominal da bateria selecionada (normalmente 2 V, 6 V ou 12 V). Arredonde o valor resultante para o número inteiro mais próximo. Você obterá o valor das baterias conectadas em série.

3.9. Multiplique o valor do item 3.7 pelo valor do item 3.8. para calcular o número necessário de baterias.

4. Determine o número de horas de pico de sol.

Vários fatores afetam quanta energia solar seu painel solar receberá:

• quando o sistema será usado? Verão? No inverno? Todo o ano?
• condições meteorológicas típicas na sua área:
• se o sistema será guiado pelo sol;
• localização e ângulo de inclinação dos módulos fotovoltaicos.

Para determinar a chegada média mensal da radiação solar, você pode usar a tabela. A geração de eletricidade por um painel solar fotovoltaico (PV) depende do ângulo de incidência dos raios solares no PV. O máximo ocorre em um ângulo de 90 graus. Ao desviar desse ângulo, um número crescente de raios é refletido em vez de absorvido pelo SB.

No inverno, a chegada da radiação é bem menor devido ao fato de os dias serem mais curtos, haver dias mais nublados, o Sol estar mais baixo no céu. Se você usar seu sistema apenas no verão, use os valores de verão, se o ano todo, use os valores de inverno. Para um fornecimento de energia confiável, escolha o menor dos valores médios mensais para o período em que a usina solar será utilizada.

A média mensal selecionada para o pior mês deve ser dividida pelos dias do mês. Você receberá um número médio mensal de horas de sol de pico que serão usadas para calcular seu SAT.

5. Cálculo da bateria solar

Você precisa determinar o número total de módulos necessários para o seu sistema.

A corrente no ponto de máxima potência Impp pode ser determinada a partir das especificações dos módulos. Você também pode determinar Impp dividindo a potência nominal do módulo pela tensão no ponto de potência máxima Umpp (geralmente 17 - 17,5 V para um módulo de 12 V).

5.1. Multiplique o valor da cláusula 1.9 por um fator de 1.2 para levar em consideração as perdas por carga-descarga da bateria.

5.2. Divida esse valor pelo número médio de horas de sol de pico em sua área. Você receberá a corrente que o SB deve gerar.

5.3. Divida o valor de 5.2 pelo Impp de um módulo para determinar o número de módulos conectados em paralelo. Arredonde o número resultante para o inteiro mais próximo.

5.4. Divida a tensão CC do sistema (normalmente 12 V, 24 V, 48 V) pela tensão nominal do módulo (normalmente 12 V ou 24 V) para determinar o número de módulos conectados em série.

5.5. O número total de módulos fotovoltaicos necessários é igual ao produto dos valores do parágrafo 5.3 e do parágrafo 5.4.

6. Cálculo do custo do sistema

Para calcular o custo de um sistema de alimentação fotovoltaica, você precisa somar os custos de SB, AB, inversor, controlador de carga AB e acessórios de conexão (fios, interruptores, fusíveis, etc.)

O custo do SB é igual ao produto do valor da cláusula 5.5 pelo custo de um módulo. O custo da bateria é igual ao produto do valor da cláusula 3.9 pelo custo de uma bateria. O custo do inversor depende de sua potência e tipo. O custo dos acessórios de conexão pode ser considerado aproximadamente igual a 0,1-1% do custo do sistema.

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