چگونه یک بانک باتری خورشیدی را برای بارهای واقعی اندازه کنیم

اکثر راهنماهای اندازه گیری فرمول را به شما می گویند و در آنجا متوقف می شوید. فرمول بخش آسان است. چیزی که مردم را در تاسیسات واقعی به وجد می‌آورد، همه چیز اطراف آن است - ظرفیت قابل استفاده که با شیمی و دما تغییر می‌کند، یک اینورتر که نمی‌تواند جهش مورد نیاز پمپ چاه را تامین کند، یا یک عدد خودمختاری که روی کاغذ خوب به نظر می‌رسید تا زمانی که سه-کشش ابری سه روزه بانک را تا ناهار روز دوم خالی کرد.

این راهنما از طریق اندازه بانک باتری به روشی که طراح سیستم به آن نزدیک می‌شود، می‌پردازد: با بارهای واقعی شروع کنید، فرمول اصلی را اعمال کنید، سپس برای واقعیت‌های مهندسی که معادله کتاب درسی کنار گذاشته است، تنظیم کنید. در پایان، محدوده ظرفیتی خواهید داشت که در واقع می توانید برای - خرید کنید نه فقط یک عدد روی تخته سفید.

بانک باتری خورشیدی چقدر باید بزرگ باشد؟

رابطه اندازه هسته:

ظرفیت قابل استفاده مورد نیاز (Wh)=مصرف روزانه انرژی (Wh) × روز استقلال

سپس بر عمق تخلیه هدف (DoD) خود تقسیم کنید تا ظرفیت اسمی مورد نیاز برای خرید را بدست آورید:

ظرفیت اسمی (وات ساعت)=ظرفیت قابل استفاده مورد نیاز ÷ کسر قابل استفاده

اگر باتری‌های شما بر حسب آمپر-ساعت به جای وات-ساعت هستند، با:

Ah=Wh ÷ ولتاژ سیستم

این به شما یک نقطه شروع قابل دفاع می دهد. چیزی که آن را به یک طراحی واقعی تبدیل می‌کند، محاسبه شیمی باتری، راندمان رفت و برگشت، محدودیت‌های اینورتر، بارهای افزایشی، دما، و پنجره شارژ خورشیدی است. بقیه این مقاله نحوه انجام آن را توضیح می دهد.

نکته ای در مورد فرمول: برخی راهنماها می نویسند "استفاده روزانه × زمان پشتیبان گیری به ساعت" که فقط در صورت تقسیم مجدد کار می کند. با استفاده ازروزهای خودمختاریواحدها را ثابت نگه می دارد و از رایج ترین خطای اندازه که در انجمن های DIY می بینیم جلوگیری می کند.

ظرفیت باتری در مقابل توان خروجی

قبل از اینکه هر عددی به معنای چیزی باشد، تفکیک دو چیز که مردم اغلب با هم ترکیب می‌کنند کمک می‌کند:

• ظرفیت (Wh یا KWh)- چقدر انرژی ذخیره می‌کند. این چیزی است که فرمول های اندازه گیری محاسبه می کنند.
• توان (W یا KW)- با چه سرعتی می توان آن انرژی را در یک لحظه معین تحویل داد. این توسط نرخ C باتری و اغلب توسط اینورتر محدود می شود.

یک بانک 10 کیلووات ساعتی با یک اینورتر 3 کیلووات می تواند لپ تاپ را برای روزها راه اندازی کند، اما نمی تواند یک پمپ چاه 5 اسب بخاری را راه اندازی کند. اگر این تمایز ناآشنا باشد،تفاوت بین کیلووات و کیلووات ساعتارزش یک مطالعه سریع را دارد قبل از اینکه ادامه دهید - اشتباهات اندازه گیری اغلب از اینجا شروع می شود.

ظرفیت اسمی در مقابل ظرفیت قابل استفاده

یک باتری 10 کیلووات ساعتی تقریبا هرگز 10 کیلووات ساعت انرژی روزانه و قابل استفاده به شما نمی دهد. آنچه در واقع به دست می آورید بستگی به این دارد:

• عمق تخلیه ایمن شیمی - سازندگان LiFePO4 معمولاً 80-95٪ DoD را برای استفاده دوچرخه سواری تعیین می کنند، در حالی که اسید سرب{4}}غرق شده معمولاً تا 50 درصد نگه داشته می شود تا عمر چرخه حفظ شود.
• راندمان رفت و برگشت-سیستم های لیتیومی - عموماً 90 تا 95 درصد است. سرب{4}}اسید حدود 80 تا 85 درصد
• ظرفیت لیتیوم دمای - در دماهای پایین کاهش می‌یابد، و شارژ کردن زیر نقطه صفر معمولاً بدون بخاری ممنوع است. اگر در فضای باز نصب می کنید، ارزش بررسی جزئیات بیشتری را دارد (محدوده دمای باتری لیتیومیآستانه ها را پوشش می دهد)
• خود مصرف اینورتر-و سربار BMS

اینها را کنار هم قرار دهید و "10 کیلووات ساعت اسمی" می تواند به راحتی به 7 تا 8 کیلووات ساعت انرژی واقعی و قابل استفاده روزانه در یک سیستم لیتیومی تبدیل شود و در یک بانک سرب{4}}به 4 کیلووات ساعت نزدیکتر شود. اینجاست که اکثر نصب‌های کم‌اندازه اشتباه می‌شوند: افراد از روی شماره برچسب اندازه می‌گیرند و از رتبه‌بندی صرفنظر می‌کنند.

مرحله 1

قبل از تعیین اندازه هر چیزی، تصمیم بگیرید که باتری قرار است چه کاری انجام دهد. موارد استفاده واقع بینانه به این صورت است:

• پشتیبان گیری ضروری- یخچال، چراغ، اینترنت، چند پریز، شاید یک دستگاه پزشکی
• پشتیبان‌گیری جزئی-خانه- چند مدار بحرانی در طول قطع
• پشتیبان‌گیری از کل-خانه- هدف بسیار بزرگتر، اغلب به پشتیبانی مولد نیاز دارد
• محل اقامت خارج از شبکه-- استفاده روزانه به‌علاوه ذخیره‌سازی در شب و-بد آب و هوا
• RV، ون، قایق- فضای ذخیره سازی فشرده برای بارهای موبایل

این سناریوها پاکت‌های اندازه‌گیری بسیار متفاوتی دارند و کدام یک - بیشتر از هر فرمول - برای شما اعمال می‌شود، پاسخ نهایی را نشان می‌دهد. اگر تصمیم نگرفته‌اید که گرید-گرید، خاموش-گرید یا ترکیبی هستید، این جایی است که باید شروع کنید (روشن-شبکه در مقابل خاموش-شبکه در مقابل سیستم های خورشیدی هیبریدیتفاوت ها را از بین می برد).

محاسبه مصرف انرژی روزانه

برای هر بار:

وات × ساعت در روز=وات ساعت در روز

دو چیز را که مبتدیان معمولاً در اینجا از دست می دهند:

1. وات پلاک نام، وات زمان اجرا نیست.یخچالی با توان 120 وات به طور مداوم 120 وات نمی کشد - چرخه می کند. استفاده از پلاک نام به عنوان قرعه کشی مداوم، Wh روزانه را تقریباً 2-3× بیش از حد برآورد می کند. دوشاخه{7}}کیلووات‌متر روی دستگاه واقعی برای یک یا دو روز بسیار دقیق‌تر است.
2. نوسانات فصلی مهم است.تهویه مطبوع، گرمایش فضا، پمپ چاه، و آبگرمکن برقی از تابستان- تا-زمستان تنوع بسیار زیادی دارند. اندازه برای بدترین ماهی که به آن اهمیت می دهید، نه میانگین سالانه.

یک لیست بارگیری اولیه ضروری-ممکن است به این صورت باشد:

مرحله 2: تصمیم بگیرید که به چند روز خودمختاری نیاز دارید

خودمختاری تعداد روزهایی است که بانک باید بارهای شما را با ورودی کم یا بدون ورودی خورشیدی حمل کند. اهداف معمولی:

• 0.5 روز (فقط یک شبه)- شبکه-سیستم گره خورده با خورشیدی در روز که اکثر بارها را جبران می کند
• 1 روز- برای آب و هوای آفتابی و طرح‌های پشتیبان- متداول است
• 2-3 روز- خاموش-خانه‌های شبکه‌ای در مناطقی با انرژی خورشیدی قابل اعتماد، یا مناطقی که گاه‌گاه شاهد مناطق ابری هستند
• 3–5+ روز- عرض های جغرافیایی شمالی، بارهای سنگین زمستانی، یا مکان هایی با دوره های ابری طولانی

راماشین حساب NREL PVWattsزمانی که تصمیم می‌گیرید برای چه میزان استقلال طراحی کنید، مکان-برآوردهای تولید خورشیدی خاص را ماه به ماه ارائه می‌کند، و خواندن بدترین-خروجی ماهانه معمولاً مفیدتر از میانگین سالانه است.

یک معامله واقعی-در اینجا وجود دارد. هر روز استقلال اضافی هزینه و وزن قابل توجهی را اضافه می کند و بانک های بزرگتر نیز به آرایه های خورشیدی بزرگتر نیاز دارند تا آنها را در ساعات آفتابی موجود شارژ کنند. نصب‌کنندگان شبکه خاموش معمولاً 2 تا 3 روز باتری را با ژنراتور جفت می‌کنند تا اینکه برای 5+ روز اندازه‌گیری کنند، زیرا یک ژنراتور ارزان‌تر از ظرفیت باتری اضافی است که جایگزین می‌کند.

مرحله 3: نیازهای انرژی را به ظرفیت باتری تبدیل کنید

با استفاده روزانه و تصمیم به استقلال، به فرمول ها وصل شوید:

فضای ذخیره قابل استفاده مورد نیاز=روزانه وات ساعت × روز استقلال

ظرفیت اسمی=فضای ذخیره قابل استفاده مورد نیاز ÷ کسر قابل استفاده

کسر قابل استفاده بستگی به شیمی دارد و اینکه شما می‌خواهید چقدر محافظه کارانه عمل کنید:

• LiFePO4:80-90 درصد یک رقم برنامه ریزی معقول برای اکثر کاربری های مسکونی است. همیشه برگه اطلاعات سازنده را تأیید کنید
• AGM / سرب{0}}اسید مهر و موم شده:معمولاً حدود 50٪ برنامه ریزی شده است
• اسید سرب-غرق شده:50 درصد با یکسان سازی دوره ای

مثال کار شده: 3000 وات ساعت در روز × 1.5 روز استقلال=4،500 وات ساعت قابل استفاده. در LiFePO4 با 85% قابل استفاده، 4500 ÷ 0.85 ≈ 5300 Wh اسمی است. در AGM در 50%، همان هدف 9000 Wh اسمی - تقریباً دو برابر است. شیمی یک پاورقی نیست. این تقریباً ضریب 2× مقداری است که باید بخرید.

تبدیل Wh به Ah

اکثر باتری‌های لیتیومی خانگی اکنون به کیلووات ساعت فروخته می‌شوند، اما رتبه‌بندی آمپر{0}ساعت هنوز برای سیستم‌های 12 ولت و 24 ولت رایج است. تبدیل این است:

Ah=Wh ÷ ولتاژ سیستم

• 5000 Wh در 12V=417 Ah
• 5000 Wh در 24V=208 Ah
• 5000 Wh در 48V=104 Ah

اگر واحد Ah ناآشنا باشد،آه در باتری به چه معناستتعریف و نحوه ارتباط آن با زمان اجرا را پوشش می دهد.

مرحله 4: 12 ولت در مقابل 24 ولت در مقابل 48 ولت - ولتاژ سیستم مناسب را انتخاب کنید

ولتاژ سیستم فقط یک مشخصات نیست - بلکه اندازه کابل، گزینه‌های اینورتر، کارایی و میزان مقیاس سیستم را تعیین می‌کند.

• 12V:ماشین‌های RV، ون، کابین‌های کوچک، سیستم‌های تک-اینورتر کمتر از 1.5 کیلو وات. لوازم جانبی ساده و ارزان DC موجود است. بیش از 2 کیلو وات بار مداوم، سیم کشی 12 ولت به طور غیر عملی ضخیم می شود.
• 24V:کابین‌های-میزان متوسط ​​و خانه‌های کوچک خارج از شبکه-تا تقریباً 3 تا 4 کیلو وات پیوسته. زمانی که اینورترهای 48 ولت بیش از حد مجاز هستند، اما 12 ولت بسیار محدود است، یک حد متوسط ​​معقول است.
• 48V:استانداردی برای پشتیبان‌گیری کامل خانه‌های مسکونی، اکثر اینورترهای هیبریدی مدرن، و هر سیستم خاموش{1}}جدی شبکه. جریان کمتر به معنای کابل های نازک تر، راندمان بالاتر و سازگاری با گسترده ترین تجهیزات است.

یک قانون کلی رایج: اگر بار مداوم شما بیش از 3 کیلو وات است، به طور پیش فرض 48 ولت است. بیشتر اینورترهای مدرن هیبریدی مسکونی و باتری‌های{3} ولتاژ بالا LFP در حدود 48 ولت اسمی یاباتری انباشته با ولتاژ بالاتر-توپولوژی ها به طور خاص به این دلیل که 12 ولت و 24 ولت به طور تمیز به بارهای کل- خانه تقسیم نمی شوند.

مرحله 5: شیمی را با برنامه مطابقت دهید

مقایسه صادقانه، بدون بازاریابی:

برای ریاضیات هزینه بر مبنای چند-سال، LFP در پنج سال گذشته بخش‌های مسکونی و C&I را برنده شده است و سازمان‌هایی مانندوزارت انرژی آمریکاکاهش شدید هزینه را ثبت کرده‌اند که لیتیوم را به عنوان پیش‌فرض برای نصب‌های جدید تبدیل کرده است. برای نگاهی عمیق تر به نحوه مقایسه مواد شیمیایی برای ذخیره سازی به طور خاص، ببینیدانواع باتری برای ذخیره انرژی.

سایز بندی بر اساس Use Case

اینها محدوده‌های شروع تخمین هستند، نه مقادیر طراحی - آب و هوا، بارها و انتخاب اینورتر شما اعداد را در هر دو جهت تغییر می‌دهد.

چیزی که سایز بندی ساده نمی تواند ثبت کند

فرمول یک دنیای پاک را فرض می کند. تاسیسات واقعی دارای لبه هایی هستند:

• بارهای موجیموتورها (پمپ های چاه، کمپرسورها، واحدهای AC) می توانند 3 تا 7 برابر توان نامی خود را برای یک یا دو ثانیه هنگام راه اندازی بکشند. باتری باید آن جریان را تامین کند و اینورتر باید آن را عبور دهد. سفر اینورترهای کم اندازه؛ بانک های کم حجم افت می کنند
• کارایی رفت و برگشت-.انرژی در داخل انرژی خارج نیست. سیستم های لیتیومی تقریباً 5 تا 10 درصد رفت و برگشت- را از دست می دهند. اسید سرب 15 تا 20 درصد از دست می دهد. اگر به 3 کیلووات ساعت نیاز دارید، باید 3.3-3.6 کیلووات ساعت را وارد کنید.
• کاهش دماLFP ظرفیت قابل استفاده را کمتر از حدود 0 درجه از دست می دهد و به طور کلی نمی توان آن را در زیر نقطه انجماد بدون بخاری داخلی شارژ کرد. محیط های گرم (35 درجه +) پیری تقویم را تسریع می کند. اگر نصب در گاراژ، تریلر یا کابینت در فضای باز باشد، حاشیه اندازه شما را تغییر می دهد.
• پنجره شارژ خورشیدی.یک بانک 15 کیلووات ساعتی که فقط 3 ساعت خورشیدی قابل استفاده در زمستان دریافت می کند، به ظرفیت PV و کنترل کننده شارژ کافی برای جایگزینی آن انرژی نیاز دارد. یک بانک بزرگ با یک آرایه کم اندازه بانکی است که به آرامی غرق می شود.
• کوپلینگ AC در مقابل DC.معماری در جایی که تلفات اتفاق می افتد و به چه اجزایی نیاز دارید تغییر می کند. (ذخیره‌سازی باتری AC-کوپل شده در مقابل DC-این را به تفصیل پوشش می دهد.)

یک قانون قابل استفاده: بعد از اینکه عددی را با فرمول وارد کردید، 15 تا 25% حاشیه برای شرایط واقعی{2}}جهان اضافه کنید، مگر اینکه به صراحت تمام موارد فوق را مدلسازی کرده باشید.

دو نمونه کار شده

مثال 1: پشتیبان گیری ضروری در آب و هوای معتدل

بار: 2120 وات ساعت در روز (از جدول بالا). هدف: 1 روز خودمختاری در هنگام خاموشی. شیمی: LFP در 85٪ قابل استفاده.

مورد نیاز قابل استفاده=2، 120 × 1=2، 120 وات ساعت
اسمی=2،120 ÷ 0.85 ≈ 2500 Wh
با 20٪ حاشیه واقعی جهانی: ~3000 Wh (3 kWh)

در 48 ولت، این حدود 62 Ah است. بیشتر باتری‌های LFP خانگی از 5 کیلووات ساعت شروع می‌شوند، بنابراین خرید عملی یک واحد 48 ولتی 5 کیلووات ساعتی - است که به شما فضایی برای پوشش قطعی طولانی‌تر یا اضافه کردن بار کوچک می‌دهد.

مثال 2: کابین خاموش-شبکه

بار: 3600 وات ساعت در روز (چراغ، یخچال، لپ تاپ، پمپ آب، متفرقه). هدف: 2 روز خودمختاری برای پوشش کشش معمولی ابری. شیمی: LFP در 85٪.

مورد نیاز قابل استفاده=3,600 × 2=7,200 Wh
اسمی=7، 200 ÷ 0.85 ≈ 8500 Wh
با حاشیه 20 درصد برای کاهش قیمت زمستانی و رشد آینده: ~ 10200 وات ساعت

بنابراین یک بانک LFP 10 کیلووات ساعت 48 ولت هدف معقولی است - و در عمل، اکثر نصب کنندگان شبکه خاموش، این را با یک ژنراتور کوچک برای طوفان‌های چند روزه جفت می‌کنند تا اندازه برای 4+ روز استقلال، زیرا ژنراتور به ازای هر کیلووات ساعت ارزان‌تر از باتری‌های اضافی است.

اشتباهات رایج در اندازه گیری

• استفاده از وات پلاک نام به جای مصرف اندازه گیری زمان اجرا.بزرگترین منبع لیست های بار بزرگ.
• اندازه گیری از ظرفیت اسمی، نادیده گرفتن DoD.در نصب‌های سرب{0}}اسیدی که خریداران انتظار دارند 100 Ah به معنای 100 Ah استفاده روزانه باشد، رایج است.
• فراموش کردن اینورتریک بانک بزرگ پشت یک اینورتر 3 کیلوواتی هنوز نمی تواند بار 5 کیلوواتی را اجرا کند. آنها را مطابقت دهید. رااینورتر مناسب و جفت شدن باتری برای مصارف خانگیارزش آن را دارد که قبل از خرید هر یک از آنها فکر کنید.
• هیچ برنامه ای برای شارژ خورشیدی وجود ندارد.اگر PV شما نتواند در ساعات آفتابی موجود جایگزین قرعه کشی روزانه شود، استقلال فقط تا زمانی ادامه می یابد که بانک به سمت پایین بیفتد.
• اندازه گیری فقط برای بارهای امروزیشارژ EV، پمپ‌های حرارتی، و پخت القایی از موارد متداول سه- ساله اضافه شده هستند. فضای سر را ترک کنید