دراسة حالة النظام الشمسي خارج الشبكة بقدرة 10 كيلو وات في الكاميرون

معلومات الموقع

مثبتة على الأرض

مساحة 4 م × 25 م

______

الجيل اليومي

46 قطعة لوحة طاقة شمسية 245 واط

56.35 كيلووات ساعة

مشروع: ياوندي

دولة: الكاميرون

إعدادات: لوحة طاقة شمسية 245 واط * 46 قطعة

بطارية 306 أمبير 2 فولت * 40 قطعة

العاكس 10KW

وحدة تحكم 70A MMPT * 3 قطعة

SunMaster حصلت شركة Solar على خمس نجوم في جميع جوانب الخدمة التي تقدمها، بدءًا من التصميم وحتى وصول المادة، ويكون التواصل واضحًا ودقيقًا. باعتباري مشغلًا محليًا للأعمال المتجددة، فإن دعم الفريق بأكمله في SunMaster لا يقدر بثمن بالنسبة لي. إنهم يدعمونني دائمًا ويتأكدون من عدم تفويت أي شيء'

-------- يوبا، مدير المشروع والبناء

شركة الطاقة الشمسية المتجددة، الكاميرون

تصميم

تم تصميم وتصنيع مشروع محطة الطاقة الشمسية بقدرة 10 كيلو وات في الكاميرون بواسطة SunMaster.

يتكون النظام الكهروضوئي من ستة أجزاء، بما في ذلك الألواح الشمسية، والعاكس، والبطاريات، وجهاز التحكم في الشحن الشمسي MPPT، وصندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية، وقوس التثبيت. الرسم النهائي المصمم على النحو التالي:

يتم توصيل الألواح الشمسية بجهاز التحكم بالشحن الشمسي، فهي تنتج الطاقة لتلبية استهلاك المستخدم اليومي من الطاقة الكهربائية أولاً، ومن ثم يتم تخزين الطاقة الزائدة في البطاريات لاستخدامها في الليل وأثناء الأيام الملبدة بالغيوم والممطرة. عندما يتم استخدام الطاقة الموجودة في البطاريات، يمكن لغالبية العاكس دعم مدخلات مصدر التيار الكهربائي (أو مولد الديزل) كمصدر طاقة إضافي للحمل.

يختلف تصميم نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة عن نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة. الأول يحتاج إلى أن يأخذ في الاعتبار العديد من العوامل بما في ذلك الحمل، كمية الكهرباء اليومية والظروف المناخية المحلية وما إلى ذلك، لاختيار خطط تصميم مختلفة وفقًا لمتطلبات العملاء العملية. ولذلك، فإن نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة معقد نسبيا.

تعرف على مقدار قوة ال حمولة

من أجل ضمان موثوقية النظام الكهروضوئي خارج الشبكة، أجرت SunMaster دراسة استقصائية شاملة لطلبات العملاء من الكهرباء. وذلك لمعرفة مقدار الطاقة المطلوبة، بما في ذلك تقييمات الطاقة لجميع الأجهزة أو الأجهزة ووقت التشغيل والاستهلاك اليومي للكهرباء (أي عدد الكيلووات/ساعة الإجمالي). بعد ذلك، يعتمد تصميم نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة بشكل أساسي على هذه البيانات، بما في ذلك اختيار العاكس الشمسي، وحساب سعة الألواح الشمسية، وحساب سعة البطاريات.

وفيما يلي تفاصيل ورقة استهلاك الطاقة:

1.1 اختيار العاكس الشمسي

القدرة المقدرة		10 كيلو واط
طريقة العمل والمبدأ		تقنية التحكم الدقيق DSP وطاقة الإخراج للمعالج الدقيق المزدوج المدمج PWM (تعديل عرض النبض) معزولة تمامًا)
مدخل التيار المتردد	مرحلة	3 مراحل + ن + ز
	الجهد االكهربى	تيار متردد 220 فولت/ تيار متردد 380 فولت ±20%
	تكرار	50 هرتز/60 هرتز ±5%
نظام العاصمة	الجهد العاصمة	489VDC (10KW / 15KW)
إخراج التيار المتردد	المرحلة / التردد	3 مراحل + N + G، 50 هرتز / 60 هرتز ± 5٪
	الجهد االكهربى	AC220V/AC380V/400 فولت/415 فولت
	كفاءة	≥95%(تحميل100%)
	الموجي الناتج	موجة جيبية نقية
	التشوه التوافقي الكلي	الحمل الخطي ＜ 3٪ الحمل غير الخطي ＜ 5٪
	العابرين الجهد الحمل الديناميكي	＜±5%(من 0 إلى 100% مملح)
	تبديل الوقت	أقل من 10 ثوانٍ
	تبديل وقت البطارية وطاقة المدينة	3S-5S
	الجهد غير المتوازن	＜±3% ＜±1%(جهد الحمل المتوازن)
	القدرة على التحميل الزائد	حماية 120% لمدة 20 ثانية، أكثر من 150%، 100 مللي ثانية
مؤشر النظام	كفاءة العمل	100% تحميل≥95%
	درجة حرارة التشغيل	-20 درجة مئوية -40 درجة مئوية
	ضوضاء	40-50 ديسيبل
بناء	الحجم D × العرض × الارتفاع (مم)	580*750*920
	الوزن كجم)	180

1.2 حساب سعة الألواح الشمسية والاتصال

الطاقة المولدة من وحدات الألواح الشمسية في النهار مخصصة جزئيًا لاستخدام الأحمال، والباقي مخصص لشحن بطارية التخزين. عندما يأتي الليل أو عندما يكون الإشعاع الشمسي غير كاف، سيتم تفريغ الكهرباء الموجودة في بطاريات التخزين لاستخدام الحمل. وبالتالي، يمكن ملاحظة أن كل الكهرباء التي يستهلكها الحمل هي من الكهرباء المولدة بواسطة الألواح الشمسية في النهار، عندما لا يكون هناك مصدر للتيار الكهربائي أو عندما يعمل محرك الديزل كمصدر طاقة إضافي. مع الأخذ في الاعتبار الاختلافات في شدة الإضاءة في المواسم المختلفة وفي المناطق المختلفة، يجب أن يكون تصميم قدرة اللوحة الشمسية قادرًا على تلبية المتطلبات حتى في أسوأ موسم للإضاءة تحت أشعة الشمس وذلك لضمان التشغيل الموثوق للنظام الشمسي. فيما يلي صيغة حساب سعة الألواح الشمسية:

قوة الألواح الشمسية = (حمل استهلاك الكهرباء اليومي * عامل الهامش) / (ذروة ساعات سطوع الشمس في أسوأ شهر * كفاءة النظام). لقد اكتشفنا أن الألواح الشمسية المطلوبة يجب أن تكون 11045 واط. وأخيرًا نستخدم 46 قطعة * 245 واط لهذا المشروع.

بالإضافة إلى حساب سعة الألواح الشمسية، SunMaster أيضًا يتم إجراء التصميم الأمثل لزاوية هيكل تركيب الطاقة الشمسية والأسلاك (سلسلتان + 23 متوازية). وفيما يلي الرسم النهائي.

تم جمع كابل الألواح الشمسية المكون من 46 قطعة في الصناديق المجمعة الثلاثة: (1).8مدخل + 2مخرج (2).8مدخل + 2مخرج (3).7مدخل + 2مخرج

1.3 حساب سعة البطاريات والاتصال

تُستخدم بطاريات نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة بشكل أساسي لتخزين الطاقة والتأكد من أن الحمل يمكن أن يعمل بشكل طبيعي عندما يكون الإشعاع الشمسي غير كافٍ. فيما يتعلق بنظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة للمعدات المهمة، يجب أن يأخذ تصميم سعة البطاريات في الاعتبار عدد أطول الأيام الملبدة بالغيوم والممطرة المحلية. لا يحتوي النظام الشمسي العادي خارج الشبكة على مثل هذه المتطلبات العالية لإمدادات الطاقة للحمل وبالنظر إلى تكلفة النظام، يمكن ترك عدد الأيام الملبدة بالغيوم والمطر دون النظر، ويمكن تعديل استخدام الحمل وفقًا للحمل الفعلي شدة الإضاءة.

بالإضافة إلى ذلك، تعتمد معظم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة بطاريات هلامية، يتراوح عمق تفريغها بشكل عام من 0.5 إلى 0.7. يمكن أن تشير سعة البطاريات المراد اختيارها إلى الصيغة التالية:

سعة البطاريات = (استهلاك الكهرباء اليومي × عدد الأيام الممطرة والغيوم المتعاقبة) / عمق تفريغ البطاريات. لقد اكتشفنا أن سعة البطارية المطلوبة يجب أن تكون 1515Ah48V. وأخيرًا نستخدم بطارية جل 40pcs * 6V 306Ah لهذا المشروع.

لمنع الأضرار المحتملة وضمان دورة حياة مثالية، يجب دائمًا تخزين البطاريات الصناعية بأمان.

لا يمكن للبطارية أن توضع مباشرة على أرضية خرسانية. في هذا المشروع، قام المستخدم بإعداد غرفة باردة وجافة وجيدة التهوية للمعدات.

SunMaster صنع لوح أرضيات من مادة الصنوبر العازلة للحرارة لوضع البطارية.

1.4 اختيار جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية

جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية هو جهاز يدير شحن وتفريغ الطاقة من الألواح الشمسية إلى البطاريات. العاملان الرئيسيان لاختيار وحدة التحكم بالشحن المناسبة هما الفولطية والتيار. الجهد المقنن لجهاز التحكم بالشحن يتماشى مع جهد تشغيل البطاريات في النظام الشمسي. أما بالنسبة للتصنيف الحالي، فيمكن حسابه تقريبًا بتقسيم الطاقة من اللوحة الشمسية على جهد البطاريات، وكذلك الاحتفاظ بهامش 25% لاعتبارات السلامة. في هذا المشروع، SunMaster اختار وحدة تحكم من نوع MPPT 70A و3 قطع على التوازي. بالمقارنة مع نوع PWM، تعتبر وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية MPPT أكثر فعالية من حيث التكلفة نظرًا لمزاياها الفريدة مقارنة بالأجهزة الأخرى.

فوائد الحل الذي تم تنفيذه

1. تجنب انقطاع التيار الكهربائي

يعني الخروج عن الشبكة أنك لن تواجه أي انقطاع غير متوقع للتيار الكهربائي في المنزل. وذلك لأنك لن تكون مرتبطًا بمصدر الطاقة بالمدينة، والذي قد يتعرض لانقطاع التيار الكهربائي بسبب الأمطار المتجمدة أو العواصف الثلجية أو الرياح العاتية التي يمكن أن تلحق الضرر بخطوط الكهرباء والمعدات.

يعد انقطاع التيار الكهربائي أمرًا مزعجًا لأنه يعيق الإنتاجية ويجعل الظروف المعيشية غير مريحة.

في حين أن الانقطاعات التي تستمر من بضع دقائق إلى بضع ساعات تعتبر مصدر إزعاج، فإن تلك التي تستمر لأيام أو أسابيع تكون مرهقة بشكل لا يصدق لأن أصحاب المنازل سيشعرون بعدم الراحة تمامًا خلال هذه الأوقات. إن العيش بدون إضاءة أمر غير مريح، كما أن الاضطرار إلى انتظار عودة الخدمة مرة أخرى أمر محبط.

إن تركيب نظام شمسي خارج الشبكة في منزلك يجعله مكتفيًا ذاتيًا من حيث جمع الطاقة.

يمكن للبطاريات المشحونة بالطاقة الشمسية أن تسمح لمنزلك بالعمل دون الحاجة إلى القلق بشأن العواصف والأمطار والرياح والبرد وموجات الحرارة التي يمكن أن تعطل الطاقة عن طريق إتلاف خطوط الكهرباء أو زيادة الطلب على الطاقة.

إن معدات النظام خارج الشبكة مستقلة بذاتها، وكل ما عليك القلق بشأنه هو متطلبات الطاقة الخاصة بك لتجنب انقطاع التيار الكهربائي.

يعد الابتعاد عن الشبكة أمرًا ممتازًا للأشخاص الذين يستعدون للكوارث التي يمكن أن تؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي على المدى الطويل حتى يتمكنوا من البقاء على قيد الحياة براحة نسبية.

2. تخفيض تكاليف الكهرباء

إن استخدام الطاقة المتجددة خارج الشبكة يلغي اعتمادك على الموارد المحدودة مثل الوقود الأحفوري الذي يزيد سعره عند استنفاده، بينما يلغي أيضًا الحاجة إلى دفع فواتير الكهرباء.

على الرغم من أن التكلفة الأولية للنظام الشمسي خارج الشبكة مرتفعة، إلا أن المعدلات الشهرية المنخفضة وتكاليف الصيانة المنخفضة تعوض ذلك على المدى الطويل.

تعتمد أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة على الشمس فقط لإنتاج الطاقة للأسرة، مما يعني أنه لا توجد فواتير كهرباء شهرية يجب دفعها. كما أن تكاليف الصيانة أقل من المعايير القياسية ولا تتطلب سوى تغيير البطاريات بعد 8 إلى 10 سنوات.

3. تركيب أسهل

نظرًا لأن المعدات المرتبطة بأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة لا تعتمد على الشبكة، فإن عملية التثبيت أكثر وضوحًا من الاضطرار إلى الاعتماد على بنية تحتية معقدة لتعمل.

على سبيل المثال، يتطلب تركيب الأنظمة المرتبطة بالشبكة خدمة متخصصين لتوصيلها بالشبكة الكهربائية للمدينة.

من ناحية أخرى، يتطلب تركيب نظام شمسي خارج الشبكة فقط أن يكون صاحب المنزل على دراية بالأدوات الشائعة. العملية ليست معقدة، مما قد يلغي الحاجة إلى الاستعانة بمحترف.

كما تم استبعاد المعادلة أيضًا من عملية حفر الخنادق المكلفة لوضع الطاقة الشمسية المجمعة على الشبكة، وهو أمر ضروري عند اللجوء إلى الأنظمة المرتبطة بالشبكة.

4. توفير مصدر طاقة بديل للمناطق الريفية

يواجه سكان المناطق الريفية والنائية مشكلة كبيرة فيما يتعلق بالكهرباء؛ لديهم بنية تحتية أقل (وأقل تقدمًا) من الأماكن الحضرية مما يؤدي إلى صعوبة الاتصال بشبكة الطاقة الأساسية.

وترتفع فرص انقطاع التيار الكهربائي في المناطق النائية، مما يجعل الظروف المعيشية غير مريحة. ومع هذا الوصول المحدود إلى الشبكة على أي حال، فإن النظام الشمسي خارج الشبكة سيكون مثاليا للأسر الريفية.

إذا كنت تعيش في منطقة ريفية، فإن النظام الشمسي خارج الشبكة يمكن أن يجعل منزلك مكتفيًا ذاتيًا وأكثر استقلالية عن طاقة المدينة غير المتسقة. كما أنها عادة ما تكون أرخص، وتمنحك إمكانية أكبر للتنقل حيث لا توجد خطوط كهرباء في المدينة.

5. يحافظ على البيئة نظيفة وخضراء

كما هو الحال مع أي نوع من الطاقة المتجددة، فإن الطاقة الشمسية أكثر خضرة ونظيفة للبيئة من طاقة الوقود الأحفوري.

سواء كنت تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة أو على الشبكة، فإنها ستظل أكثر صداقة للبيئة من طاقة الوقود الأحفوري.

تتيح الطاقة المتجددة للجميع توليد الكهرباء دون الحاجة إلى حرق الوقود الأحفوري، وبالتالي تقليل البصمة الكربونية الناتجة عن استخدام الطاقة.

يعد الابتعاد عن الشبكة مفيدًا للطبيعة لأنه يقلل من الآثار الضارة للكهرباء على البيئة من خلال عدم الاعتماد على حرق الوقود الأحفوري الذي يؤدي في النهاية إلى تلويث الهواء.