Kostenlose technische Bibliothek ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Berechnungsverfahren für eine Photovoltaikanlage. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Die Berechnung einer Photovoltaikanlage lässt sich in folgende Schritte gliedern:
Wenn nach Abschluss von Schritt 4 die Kosten des Systems unzumutbar hoch sind, können Sie die folgenden Optionen zur Reduzierung der Kosten eines autonomen Stromversorgungssystems in Betracht ziehen: Reduzierung des Energieverbrauchs durch Ersetzen der vorhandenen Last durch energieeffiziente Geräte sowie Eliminierung thermische, „Phantom“- und unnötige Belastung (Sie können beispielsweise Kühlschränke, Klimaanlagen usw. verwenden, die mit Gas betrieben werden):
1. Ermittlung des Energieverbrauchs Erstellen Sie eine Liste der Stromverbraucher, die Sie über das Solarkraftwerk mit Strom versorgen möchten. Bestimmen Sie den Stromverbrauch während ihres Betriebs. Bei den meisten Geräten ist die Nennleistungsaufnahme in Watt oder Kilowatt angegeben. Wenn der Stromverbrauch angegeben ist, müssen Sie diesen Strom mit der Nennspannung (normalerweise 220 V) multiplizieren. Berechnen Sie die AC-Last. Wenn Sie nicht über eine solche Last verfügen, können Sie diesen Schritt überspringen und mit der Berechnung der Gleichstromlast fortfahren. 1.1. Listen Sie alle Wechselstromlasten, ihre Wattzahl und die Anzahl der Betriebsstunden pro Woche auf. Multiplizieren Sie die Leistung mit der Anzahl der Betriebsstunden für jedes Gerät. Addieren Sie die resultierenden Werte, um Ihren gesamten AC-Energieverbrauch pro Woche zu ermitteln. Hier finden Sie eine einfache Schritt-für-Schritt-Methode zur Berechnung einer Photovoltaikanlage (PVS). Diese Methode hilft bei der Ermittlung der Systemanforderungen und der Auswahl der erforderlichen elektrischen Systemkomponenten. 1.2. Als nächstes müssen Sie berechnen, wie viel Gleichstrom benötigt wird. Dazu müssen Sie den resultierenden Wert mit dem Faktor 1,2 multiplizieren, der Verluste im Wechselrichter berücksichtigt. 1.3. Bestimmen Sie den Eingangsspannungswert des Wechselrichters anhand der Eigenschaften des ausgewählten Wechselrichters. Normalerweise sind es 12 oder 24 V. 1.4. Teilen Sie den Wert von Abschnitt 1.2 durch den Wert von Abschnitt 1.3. Sie erhalten die Anzahl der Amperestunden pro Woche, die zur Deckung Ihrer Wechselstromlast erforderlich sind. Berechnen Sie die DC-Last. 1.5. Zeichnen Sie die DC-Lastdaten auf. 1.6. Bestimmen Sie die Spannung im Gleichstromsystem. Normalerweise sind es 12 oder 24 V. (Wie in Abschnitt 1.3) 1.7. Bestimmen Sie die erforderliche Ah-Anzahl pro Woche für eine Gleichstromlast (dividieren Sie den Wert in Abschnitt 1.5 durch den Wert in Abschnitt 1.6). 1.8. Addieren Sie den Wert aus Abschnitt 1.4 und Abschnitt 1.7, um die insgesamt erforderliche Batteriekapazität zu ermitteln. Dies ist die Anzahl der pro Woche verbrauchten Ah. 1.9. Teilen Sie den Wert von Abschnitt 1.8 durch 7 Tage; Sie erhalten den Tageswert der verbrauchten Ah. 2. Optimieren Sie die Last In dieser Phase ist es wichtig, die Last zu analysieren und zu versuchen, den Stromverbrauch zu reduzieren. Dies ist für jedes System wichtig, ist jedoch besonders wichtig für ein elektrisches System für Privathaushalte, da die Einsparungen sehr erheblich sein können. Identifizieren Sie zunächst große und variable Lasten (z. B. Wasserpumpen, Außenbeleuchtung, AC-Kühlschränke, Waschmaschinen, Elektroheizungen usw.) und versuchen Sie, sie aus Ihrem System zu entfernen oder sie durch andere ähnliche Modelle mit Gas- oder Gleichstromantrieb zu ersetzen . Die Anschaffungskosten von Gleichstromgeräten sind in der Regel höher (da sie nicht in großen Mengen hergestellt werden) als die gleichen Wechselstromgeräte, Sie vermeiden jedoch Verluste im Wechselrichter. Darüber hinaus sind Gleichstromgeräte häufig effizienter als Wechselstromgeräte (viele Haushaltsgeräte, insbesondere elektronische, wandeln Wechselstrom in Gleichstrom um, was zu Energieverlusten im Netzteil des Geräts führt). Ersetzen Sie Glühlampen nach Möglichkeit durch Leuchtstofflampen. Leuchtstofflampen bieten bei gleicher Ausleuchtung einen 4- bis 5-mal geringeren Stromverbrauch und eine etwa 8-mal längere Lebensdauer. Wenn Sie eine Last haben, die Sie nicht beseitigen können, sollten Sie erwägen, sie nur in sonnigen Perioden oder nur im Sommer zu betreiben. Überprüfen Sie Ihre Arbeitslastliste und berechnen Sie die Daten neu. 3. Bestimmen Sie die Parameter der Batterie (AB) Wählen Sie den Batterietyp aus, den Sie verwenden möchten. Wir empfehlen die Verwendung von thermisch wartungsfreien Blei-Säure-Batterien, die über die besten Betriebs- und Wirtschaftsparameter verfügen. Als nächstes müssen Sie bestimmen, wie viel Strom Sie aus der Batterie beziehen müssen. Dies wird häufig durch die Anzahl der Tage bestimmt, in denen die Batterie die Last selbstständig mit Strom versorgt, ohne sie aufzuladen. Zusätzlich zu diesem Parameter müssen Sie die Art des Stromversorgungssystems berücksichtigen. Wenn Sie beispielsweise ein System für Ihr Landhaus installieren, das Sie nur am Wochenende besuchen, ist es besser, eine größere Batterie zu installieren, da diese die ganze Woche über aufgeladen werden kann und nur am Wochenende Energie abgibt. Wenn Sie andererseits PV-Module zu einem bestehenden Stromversorgungssystem hinzufügen, das auf einem Diesel- oder Gasgenerator basiert, kann Ihre Batterie eine geringere Kapazität als vorgesehen haben, da der Generator jederzeit eingeschaltet werden kann, um die Batterie wieder aufzuladen. Nachdem Sie die erforderliche Batteriekapazität ermittelt haben. Sie können die folgenden sehr wichtigen Parameter berücksichtigen. 3.1. Bestimmen Sie die maximale Anzahl aufeinanderfolgender „Tage ohne Sonne“ (d. h. wenn die Sonnenenergie aufgrund von schlechtem Wetter oder Wolkendecke nicht ausreicht, um die Batterie aufzuladen und die Last zu betreiben). Sie können diesen Parameter auch als die von Ihnen gewählte Anzahl von Malen verwenden, in denen der Akku die Last selbstständig mit Strom versorgt, ohne dass er aufgeladen werden muss. 3.2. Multiplizieren Sie den täglichen Verbrauch in A*h (siehe Abschnitt 1.9 zur Berechnung des Energieverbrauchs oben) mit der im vorherigen Absatz ermittelten Anzahl von Tagen 3.3. Stellen Sie die Tiefe der zulässigen Batterieentladung ein. Bedenken Sie, dass Ihre Batterien umso schneller kaputt gehen, je größer die Entladetiefe ist. Wir empfehlen eine Entladetiefe von 20 % (höchstens 30 %), was bedeutet, dass Sie 20 % der Nennkapazität Ihres Akkus nutzen können. Verwenden Sie Koeffizienten (oder 0,3). Auf keinen Fall darf die Batterieentladung 80 % überschreiten! 3.4. Teilen Sie Punkt 3.2 durch Punkt 3.3. 3.5. Wählen Sie aus der folgenden Tabelle einen Koeffizienten aus, der die Umgebungstemperatur in dem Raum berücksichtigt, in dem die Batterien installiert sind. Typischerweise ist dies die Durchschnittstemperatur im Winter. Dieser Koeffizient berücksichtigt die Abnahme der Batteriekapazität mit sinkender Temperatur. Temperaturkoeffizient für Batterie:
3.6. Multiplizieren Sie den Wert von Abschnitt 3.4 mit dem Koeffizienten von Abschnitt 3.5. Sie erhalten die insgesamt benötigte Akkukapazität. 3.7. Teilen Sie diesen Wert durch die Nennkapazität der von Ihnen gewählten Batterie. Runden Sie den resultierenden Wert auf die nächsthöhere Ganzzahl. Dies ist die Anzahl der Batterien, die parallel geschaltet werden. 3.8. Teilen Sie die Nenngleichspannung des Systems (12, 24 oder 48 V) durch die Nennspannung der ausgewählten Batterie (normalerweise 2, 6 oder 12 V). Runden Sie den resultierenden Wert auf die nächsthöhere Ganzzahl. Sie erhalten den Wert der in Reihe geschalteten Batterien. 3.9. Multiplizieren Sie den Wert von Punkt 3.7 mit dem Wert von Punkt 3.8. um die benötigte Anzahl an Batterien zu berechnen. 4. Bestimmen Sie die Anzahl der maximalen Sonnenstunden. Mehrere Faktoren beeinflussen, wie viel Sonnenenergie Ihr Solarpanel aufnehmen kann:
Um die durchschnittliche monatliche Sonneneinstrahlung zu ermitteln, können Sie die Tabelle verwenden. Die Stromerzeugung aus einer Photovoltaik-Solarzelle (PV) hängt vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die PV ab. Das Maximum tritt bei einem Winkel von 90 Grad auf. Bei Abweichungen von diesem Winkel werden immer mehr Strahlen vom Sonnensystem reflektiert statt absorbiert. Im Winter ist die Strahlungsmenge deutlich geringer, da die Tage kürzer sind, es mehr bewölkte Tage gibt und die Sonne tiefer am Himmel steht. Wenn Sie Ihre Anlage nur im Sommer nutzen, verwenden Sie die Sommerwerte; wenn Sie das ganze Jahr über verwenden, verwenden Sie die Winterwerte. Wählen Sie für eine zuverlässige Stromversorgung den niedrigsten Wert aus den durchschnittlichen Monatswerten für den Zeitraum, in dem das Solarkraftwerk genutzt wird. Der ausgewählte Monatsdurchschnitt für den schlechtesten Monat muss durch die Tage im Monat geteilt werden. Sie erhalten die monatliche durchschnittliche Anzahl der Spitzensonnenstunden, die zur Berechnung Ihres SB verwendet werden. 5. Berechnung der Solarbatterie Sie müssen die Gesamtzahl der für Ihr System erforderlichen Module ermitteln. Der Strom im maximalen Leistungspunkt Impp kann aus den Modulspezifikationen ermittelt werden. Sie können Impp auch ermitteln, indem Sie die Nennleistung des Moduls durch die Spannung am maximalen Leistungspunkt Umpp dividieren (normalerweise 17–17,5 V für ein 12-V-Modul). 5.1. Multiplizieren Sie den Wert von Abschnitt 1.9 mit dem Faktor 1.2, um die Verluste durch Laden/Entladen der Batterie zu berücksichtigen. 5.2. Teilen Sie diesen Wert durch die durchschnittliche Anzahl der Spitzensonnenstunden in Ihrer Region. Sie erhalten den Strom, den der SB erzeugen soll. 5.3. Um die Anzahl der parallel geschalteten Module zu bestimmen, dividieren Sie den Wert in Abschnitt 5.2 durch den Impp eines Moduls. Runden Sie die resultierende Zahl auf die nächsthöhere ganze Zahl. 5.4. Um die Anzahl der in Reihe geschalteten Module zu ermitteln, dividieren Sie die Gleichspannung des Systems (typischerweise 12, 24, 48 V) durch die Nennspannung des Moduls (typischerweise 12 oder 24 V). 5.5. Die Gesamtzahl der benötigten Photovoltaikmodule entspricht dem Produkt der Werte in Abschnitt 5.3 und Abschnitt 5.4. 6. Berechnung der Systemkosten Um die Kosten einer Photovoltaik-Stromversorgungsanlage zu berechnen, müssen Sie die Kosten für Solarstrom, Batterie, Wechselrichter, Batterieladeregler und Anschlussarmaturen (Kabel, Schalter, Sicherungen usw.) addieren. Die Kosten für SB entsprechen dem Produkt aus dem Wert von Abschnitt 5.5 und den Kosten eines Moduls. Die Kosten der Batterie entsprechen dem Produkt aus dem Wert in Abschnitt 3.9 und den Kosten einer Batterie. Die Kosten eines Wechselrichters hängen von seiner Leistung und seinem Typ ab. Die Kosten für den Anschluss von Armaturen können mit ca. 0,1-1 % der Systemkosten veranschlagt werden. Siehe andere Artikel Abschnitt Alternative Energiequellen. Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel. Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik: Eine neue Möglichkeit, optische Signale zu steuern und zu manipulieren
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