همانطور که توجه جهانی به انرژی های تجدیدپذیر همچنان در حال افزایش است، سیستم های ذخیره باتری خورشیدی به یک انتخاب اصلی برای خانواده هایی تبدیل شده اند که به دنبال استقلال انرژی، صرفه جویی در هزینه و مسئولیت زیست محیطی هستند.
تعیین تعداد مناسب باتری های خورشیدی نیازمند تجزیه و تحلیل سیستماتیک نیازهای انرژی، اجزای سیستم و سناریوهای استفاده است. این مقاله فاکتورهای تاثیرگذار کلیدی و روشهای محاسبه را برای کمک به پاسخ به این سوال اصلی بیان میکند: خانه شما واقعاً به چند باتری خورشیدی نیاز دارد؟
چرا باتری های خورشیدی را برای نیازهای برق خانگی خود نصب کنید؟
باتری های خورشیدی به عنوان "مخزن انرژی" سیستم های فتوولتائیک مسکونی عمل می کنند. آنها نه تنها به ماهیت متناوب تولید انرژی خورشیدی می پردازند، بلکه چندین ارزش عملی را نیز باز می کنند:
استقلال انرژی: اتکا به شبکه برق را کاهش دهید و از تامین برق مداوم در هنگام قطع برق یا خرابی شبکه اطمینان حاصل کنید.
صرفه جویی در هزینه: انرژی خورشیدی اضافی تولید شده در طول روز را برای استفاده در شب ذخیره کنید، از اوج{0}}نرخ برق در زمان خودداری کنید، و استفاده از برق تولید شده توسط خود- را به حداکثر برسانید.
حفاظت از محیط زیست و کاهش انتشار: بهبود بهره وری از انرژی خورشیدی پاک و کاهش انتشار کربن مرتبط با برق شبکه.
پشتیبان اضطراری: برق قابل اعتماد را برای بارهای حیاتی مانند یخچال، تجهیزات پزشکی و دستگاه های ارتباطی در مواقع اضطراری فراهم کنید.
تراشیدن پیک و پرکردن دره: زمان استفاده از مکانیسمهای قیمتگذاری برق-برای ذخیره انرژی در دورههای خاموش-پیک (پایین-قیمت) و استفاده از آن در دورههای اوج (-قیمت بالا) و کاهش هزینههای بلندمدت برق.
چگونه میزان مصرف برق روزانه خانه خود را برای تعیین نیاز باتری محاسبه کنیم؟
مصرف برق روزانه داده های اساسی برای محاسبه نیاز باتری است که مستقیماً کل انرژی مورد نیاز بانک باتری را منعکس می کند.
روش محاسبه: لیست تمام وسایل الکتریکی و ثبت توان نامی و ساعات استفاده روزانه آنها. واحد توان نامی وات (W) است. کل مصرف برق روزانه را با استفاده از فرمول محاسبه کنید: مصرف برق روزانه (کیلووات ساعت)=Σ (قدرت دستگاه (کیلووات) × ساعت استفاده روزانه (ساعت)).
مثال: یک یخچال 150 واتی که به مدت 24 ساعت کار می کند + 5 چراغ های LED (هر کدام 10 وات) به مدت 5 ساعت استفاده می شود + یک روتر 10 وات که به مدت 24 ساعت کار می کند. فرآیند محاسبه 0.15 کیلووات × 24 ساعت + 0.05 کیلووات × 5 ساعت + 0.01 کیلووات × 24 ساعت است که در نتیجه 4.09 کیلووات ساعت در روز است.
یادداشت ها: بین بارهای بحرانی و بارهای غیر بحرانی- تمایز قائل شوید. بارهای بحرانی به دستگاه هایی اطلاق می شود که برای استفاده در زمان قطع برق ضروری هستند. برای مقابله با نیازهای برق غیرمنتظره و تلفات سیستم، یک حاشیه 10 تا 20 درصد رزرو کنید.
چگونه ظرفیت پنل خورشیدی بر تعداد باتری های مورد نیاز تأثیر می گذارد؟
ظرفیت پنل خورشیدی و ذخیره باتری به یکدیگر وابسته هستند. پنل های خورشیدی مسئول تولید انرژی برای شارژ هستند و اندازه آنها مستقیماً بر پیکربندی باتری تأثیر می گذارد.
اصل تطبیق: مجموع توان پنل های خورشیدی باید برای پوشش مصرف برق روزانه خانوار و شارژ کامل باتری ها در ساعات نور خورشید کافی باشد.
فرمول محاسبه: توان مورد نیاز پنل خورشیدی (W) ≈ (مصرف برق روزانه (کیلووات ساعت) + ظرفیت شارژ روزانه باتری (کیلووات ساعت)) ÷ (ساعت اوج نور خورشید محلی (ساعت) × راندمان سیستم). بازده سیستم بین 0.8 تا 0.85 است.
اهمیت عملی: ظرفیت ناکافی پنل خورشیدی منجر به شارژ ناکافی باتری میشود و به باتریهای اضافی برای جبران شکاف انرژی نیاز دارد. ظرفیت مازاد بدون مقررات معقول ممکن است باعث شارژ بیش از حد و اتلاف منابع شود. به عنوان مثال، خانواری با مصرف برق روزانه 10 کیلووات ساعت و 4 ساعت نور خورشید به حداکثر 4 کیلو وات پنل خورشیدی نیاز دارد تا باتری پشتیبان را شارژ کند.
چند ساعت نور خورشید برای شارژ کامل باتری های خورشیدی لازم است؟
زمان شارژ شدنباتری های خورشیدیبه سه عامل اصلی بستگی دارد و به طور قابل توجهی در منطقه متفاوت است:
عوامل اصلی تأثیرگذار: توان پنل خورشیدی، ظرفیت باتری و ساعات اوج نور خورشید. قدرت بیشتر پنل خورشیدی زمان شارژ را کوتاه می کند. ظرفیت باتری بزرگتر به ورودی انرژی بیشتری نیاز دارد. ساعات اوج نور خورشید محلی به مدت زمانی روزانه اشاره دارد که شدت نور خورشید برای شارژ موثر کافی است.
محاسبه کلی: زمان شارژ (h) ≈ ظرفیت باتری (کیلووات ساعت) ÷ (توان پنل خورشیدی (کیلووات) × راندمان شارژ سیستم). راندمان شارژ سیستم بین 0.8 تا 0.9 است.
مرجع منطقه ای: اکثر مناطق چین روزانه 3-5 ساعت اوج نور خورشید دارند، در حالی که مناطقی مانند سین کیانگ و تبت می توانند به 5-6 ساعت برسد. مناطق بارانی جنوب ممکن است فقط 2.5-3.5 ساعت طول بکشد. یک باتری 10 کیلووات ساعتی همراه با یک پنل خورشیدی 4 کیلوواتی را می توان در شرایط ایده آل 4 ساعت نور خورشید در حدود 3 تا 4 ساعت به طور کامل شارژ کرد.
چند باتری خورشیدی برای تامین برق یک خانه 24/7 مورد نیاز است؟
برای دستیابی به منبع تغذیه 24 ساعته، باتری ها باید انرژی کافی برای استفاده در شب را ذخیره کنند. محاسبات باید مصرف برق واقعی و بازده سیستم را در نظر بگیرند:
فرمول پایه: ظرفیت اسمی باتری مورد نیاز (کیلووات ساعت) بیشتر یا مساوی (کل مصرف برق روزانه (کیلووات ساعت) × 1 روز) ÷ (عمق تخلیه باتری × راندمان تخلیه). راندمان تخلیه 0.9 است.
تفاوت بین انواع باتری ها: باتری های لیتیوم آهن فسفات که معمولا در خانه ها استفاده می شود، عمق دشارژ 80 تا 90 درصد دارند، در حالی که باتری های ژل دارای عمق دشارژ حدود 50 درصد هستند.
مثال عملی: یک خانوار با مصرف برق روزانه 4.09 کیلووات ساعت از باتری های لیتیوم آهن فسفات با عمق دشارژ 90 درصد استفاده می کند. ظرفیت مورد نیاز 4.09 ÷ (0.9 × 0.9) محاسبه می شود که تقریباً 5.05 کیلووات ساعت به دست می آید. می توانید یک ماژول باتری 5 کیلووات ساعتی یا دو ماژول 3 کیلووات ساعتی را برای افزایش افزونگی انتخاب کنید.
ذخیره سازی برق در شب: واقعاً به چند باتری نیاز دارید؟
ذخیرهسازی برق در شب بر بارهای ضروری تمرکز میکند و محاسبات را هدفمندتر از منبع تغذیه کامل ۲۴ ساعته میکند:
مرحله 1: بارهای شبانه را شناسایی کنید. روی دستگاههایی که بعد از غروب آفتاب استفاده میشوند، تمرکز کنید، مانند روشنایی، تلویزیون، روترها و یخچالهایی که در شب کار میکنند.
مرحله 2: مصرف برق شبانه را محاسبه کنید. مصرف انرژی دستگاه هایی که منحصراً در شب استفاده می شوند را خلاصه کنید. به عنوان مثال، مصرف انرژی 5 چراغ LED 0.25 کیلووات ساعت، یک تلویزیون 0.24 کیلووات ساعت و یک یخچال 0.5 کیلووات ساعت است که در نتیجه مصرف برق کل شبانه 0.99 کیلووات ساعت است.
مرحله 3: تعداد باتری ها را تعیین کنید. با استفاده از فرمول فوق، یک خانوار با مصرف برق شبانه 1 کیلووات ساعت به یک باتری فسفات آهن لیتیوم 1.3-1.5 کیلووات ساعت نیاز دارد، با در نظر گرفتن عمق دشارژ و کارایی. اکثر خانوارها برای تامین برق شبانه مطمئن به ظرفیت باتری 3 تا 10 کیلووات ساعت نیاز دارند که مطابق با 1 تا 2 ماژول استاندارد 5 کیلووات ساعتی است.
برآورد نیازهای ذخیرهسازی باتری برای قطع برق چند روزه-
برای مناطقی که مستعد قطعی برق طولانی مدت هستند، باتری ها باید انرژی مورد نیاز بارهای بحرانی را برای چند روز پوشش دهند:
فرمول هسته: ظرفیت باتری (کیلووات ساعت) بیشتر یا مساوی (مصرف برق روزانه بارهای بحرانی (کیلووات ساعت) × روزهای خاموشی مورد انتظار) ÷ (عمق دشارژ × راندمان تخلیه).
پارامتر کلیدی: "روزهای خاموشی مورد انتظار" معمولا بین 3 تا 5 روز متغیر است. برای مناطق معمولی 3 روز و برای مناطق دورافتاده یا مستعد بلایا بیش از 5 روز است.
محاسبه مثال: یک خانوار با مصرف برق روزانه 2 کیلووات ساعت برای بارهای بحرانی برای یک قطع برق 3 روزه آماده می شود و از باتری های لیتیوم آهن فسفات با عمق دشارژ 80٪ استفاده می کند. ظرفیت مورد نیاز به صورت (2 × 3) ÷ (0.8 × 0.9) محاسبه می شود که تقریباً 8.33 کیلووات ساعت حاصل می شود. انتخاب دو ماژول 5 کیلووات ساعتی، با ظرفیت کل 10 کیلووات ساعت، می تواند افزونگی کافی را فراهم کند.
ذخیرهسازی باتری خورشیدی و زمان--نرخ استفاده: آنچه باید بدانید
زمان-استفاده از-مکانیسمهای قیمتگذاری برق، فرصتهای صرفهجویی در هزینه{2}}برای ذخیرهسازی باتری را ایجاد میکند، که هسته اصلی آن ذخیره انرژی در دورههای خاموش-و استفاده از آن در دورههای اوج مصرف است:
مکانیسم قیمت گذاری را درک کنید: توان شبکه به دوره های اوج، مسطح و دره تقسیم می شود که قیمت برق مربوطه به ترتیب بالا، متوسط و پایین است. دوره های پیک معمولاً با پیک مصرف برق خانگی عصرگاهی، از ساعت 17:00 تا 22:00 مطابقت دارد. دوره های دره بیشتر در اواخر شب، از ساعت 23:00 تا 7:00 روز بعد است.
انتخاب ظرفیت باتری: برای صرفه جویی در هزینه از طریق آربیتراژ پیک-دره، ظرفیت باتری باید با مقدار برق برنامه ریزی شده برای انتقال از دره به دوره اوج مطابقت داشته باشد. برای مثال، یک خانوار با مصرف برق 8 کیلووات ساعت در دوره های اوج مصرف، با در نظر گرفتن تلفات بازده، به باتری تقریباً 10 کیلووات ساعت نیاز دارد.
الزامات هماهنگی سیستم: یک اینورتر هیبریدی برای کنترل خودکار شارژ و دشارژ باتری لازم است. از شارژ در طول دوره های دره (با استفاده از انرژی خورشیدی یا شبکه) و تخلیه در دوره های اوج برای به حداکثر رساندن اثرات صرفه جویی در هزینه اطمینان حاصل کنید.
استراتژی هایی برای جبران مصرف انرژی خانگی با باتری های خورشیدی
برای به حداکثر رساندن جبران مصرف برق شبکه، لازم است صفحات خورشیدی، باتریها و عادتهای مصرف برق را هماهنگ کرده و استراتژیهای هدفمند را تدوین کنید:
مصرف خود را در اولویت قرار دهید: از انرژی خورشیدی اضافی برای شارژ باتری ها در طول روز استفاده کنید و از برق ذخیره شده در شب به جای برق شبکه استفاده کنید، و این امر باعث کاهش اتکا به زمان اوج- و توان معمولی شبکه می شود.
جابجایی بار: زمان استفاده از دستگاههای پرقدرت مانند ماشینهای لباسشویی و آبگرمکنها را با دوره اوج تولید انرژی خورشیدی در طول روز تنظیم کنید و نیاز به باتری برای ذخیره برق برای این بارها را کاهش دهید.
بهینه سازی چرخه باتری: از تخلیه های عمیق مکرر خودداری کنید، به جز باتری های لیتیوم آهن فسفات. سطح توان را بین 20 تا 80 درصد حفظ کنید تا هم عمر باتری را افزایش دهید و هم از ذخیره انرژی برای نیازهای حیاتی اطمینان حاصل کنید.
نظارت بر سیستم: از ابزارهای نظارت هوشمند برای ردیابی داده های تولید، ذخیره و مصرف برق، تنظیم الگوهای مصرف برق و تنظیمات سیستم و بهبود بهره وری افست استفاده کنید.
چرا انرژی بیش از حد خورشیدی می تواند بر عملکرد باتری تأثیر بگذارد؟
بدون مدیریت معقول، تولید بیش از حد خورشیدی می تواند به باتری ها آسیب برساند و کارایی سیستم را کاهش دهد:
خطر شارژ بیش از حد: زمانی که توان تولید شده توسط پنل های خورشیدی از ظرفیت ذخیره باتری بیشتر شود و اتصال به شبکه یا مصرف بار وجود نداشته باشد، ممکن است باتری بیش از حد شارژ شود و به سلول ها آسیب برساند و طول عمر آنها را کاهش دهد.
ناکارآمدی سیستم: انرژی اضافی استفاده نشده یا هدر میرود، که در سیستمهای خاموش{0}}شبکه رایجتر است، یا باید از طریق مکانیسمهای دور زدن مدیریت شود و تلفات انرژی افزایش یابد.
انباشت گرما: شارژ بیش از حد مداوم یا جریان های شارژ زیاد، گرمای اضافی ایجاد می کند، مواد باتری را تخریب می کند و خطرات ایمنی را به همراه دارد.
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% برای تنظیم جریان شارژ. از یک اینورتر با قابلیت اتصال به شبکه{{2}استفاده کنید یا یک سیستم مدیریت بار را پیکربندی کنید تا انرژی اضافی را به دستگاههای پرقدرت هدایت کنید، وقتی تولید مازاد است.
نتیجه گیری
تعداد باتری های خورشیدی مورد نیاز برای تامین انرژی یک خانه یک مقدار ثابت نیست. این به مصرف برق روزانه، ظرفیت پنل خورشیدی، شرایط نور خورشید محلی، اهداف استفاده و فناوری باتری بستگی دارد.
اهداف استفاده عبارتند از: منبع تغذیه اضطراری،-آبیتراژ اوج دره، و خاموش{1}}شبکه. مراحل کلیدی عبارتند از: محاسبه نیازهای واقعی انرژی، شفاف سازی بارهای ضروری، در نظر گرفتن کارایی سیستم و ویژگی های باتری، و قضاوت جامع در ترکیب با شرایط منطقه ای مانند مدت زمان نور خورشید و سیاست های قیمت گذاری برق.
برای اکثر خانوارهای شهری که به دنبال منبع تغذیه 24 ساعته و 1 تا 3 روز پشتیبان اضطراری هستند، یک بانک باتری فسفات آهن لیتیوم 5-15 کیلووات ساعتی کافی است که مطابق با 1-3 ماژول استاندارد 5 کیلووات ساعتی، همراه با یک سیستم پنل خورشیدی 3-8 کیلووات است.
خانوارهای خاموش-یا آنهایی که مصرف برق بالایی دارند، به ظرفیت بیشتری نیاز دارند، معمولاً بالای 20 کیلووات ساعت. توصیه میشود برای ارزیابی-سایت و پیکربندیهای سفارشیشده برای متعادل کردن عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان با نصابهای حرفهای مشورت کنید.
