يوجد أدناه ملخص كامل عن تركيب و تصميم منظومة طاقة شمسية. لنفترض أننا سنقوم بتثبيت نظام للطاقة الشمسية في منزلنا لحمل مقداره 800 وات حيث يكون وقت الاستعادة المطلوب للبطارية يساوي 3 ساعات. ما نحتاج إلى معرفته يمكن توضيحة كنقاط موضحة كالتالي
تقييم و إختيار الانفرتر
يجب أن يكون إختيار قدرة الانفرتر inverter أكبر من 25 ٪ من إجمالي قدرة الحمل.
قدرة الانفرتر = قدرة الحمل + 0.25 * قدرة الحمل = 800 + 800 × (25/100) = 1000 وات
هكذا يتم في الغالب إختيار الانفرتر، أي أننا نحتاج إلى انفرتر Inverter ذو قدرة 1000 وات لتركيب الألواح الشمسية وفقًا لحاجتنا (بناءً على معطيات هذا المثال التي تساوي 800 وات).
تحديد عدد البطاريات اللازمة للمنظومة
وقت الاستعادة المطلوب للبطاريات = 3 ساعات لنفترض ، أننا سنقوم بتركيب بطارية 100 أمبير ، ذو جهد يساوي 12 فولت ،
القدرة التي نحصل عليها من البطارية = 12 فولت × 100 أمبير = 1200 وات / ساعة.
أي وقت الاستعادة لبطارية واحدة = 1200 (وات/ساعة) / 800 (وات) = 1.5 ساعة
ولكن وقت الاستعادة المطلوب هو 3 ساعات ، لذلك سنحتاج الى هذا العدد من البطاريات :
3 (ساعات) / 1.5 (ساعة/بطارية) = 2 بطاريات
بمعنى أنه سيتعين علينا توصيل بطاريتين (2) لكل منهما 100 أمبير ، 12 فولت.
عدد ساعات الاستعادة للبطاريات
إذا كان عندنا عدد البطاريات معلوم ، وتريد معرفة عدد ساعات الاستعادة لهذه البطاريات ، فاستخدم هذه المعادلة أو الصيغة لحساب ساعات الإستعادة للبطاريات.
(قدرة البطارية) 1200 وات × (عدد البطاريات) 2 = 2400 وات
(قدرة البطاريات) 2400 وات / (قدرة الحمل) 800 وات = 3 ساعات.
في السيناريو الأول ، سنستخدم نظام مع إنفرتر بجهد 12 فولت ، وبالتالي ، سيتعين علينا توصيل بطاريتين (2) (كل منهما بجهد 12 فولت و 100 أمبير في الساعة) بالتوازي.
مقدار تيار الشحن للبطاريات
تيار الشحن المطلوب لهذه البطاريتين يجب أن يكون تيار الشحن يساوي 0.1 من أمبير ساعة (Ah) البطاريات.
تيار الشحن المطلوب = 200 أمبير × 0.1 = 20 أمبير.
مقدار وقت الشحن المطلوب للبطارية
فيما يلي صيغة لحساب زمن الشحن لبطارية حمض الرصاص.
وقت الشحن للبطارية = سعة البطارية أمبير ساعة (Ah) / تيار الشحن (A)
على سبيل المثال ، بالنسبة لبطارية واحدة بجهد 12 فولت و 100 أمبير ساعة و تيار الشحن 10 أمبير ، سيكون وقت الشحن يساوي:
100 أمبير ساعة / 10 أمبير = 10 ساعات (حالة مثالية)
بسبب بعض الفقد ، (لوحظ أن 40 ٪ من الفقد يحدث أثناء شحن البطارية) ، وبهذه الطريقة ، نأخذ تيار شحن 12 أمبير بدلاً من 10 أمبير ، وبهذه الطريقة ، يستغرق وقت الشحن المطلوب لـ بطارية 100 (أمبير ساعة) و 10 فولت سيكون:
في البداية نحسب كمية الفقد لبطارية 100 أمبير ساعة حيث تساوي 100 * 0.4 = 40 أمبير ساعة ، ثم نظيفه لتيار البطارية حيث نحصل على
(سعة البطارية) 100 أمبير ساعة + (الفقد في البطارية ) 40 أمبير ساعة = 140 أمبير ساعة
الآن سيكون تيار الشحن المطلوب للبطارية يساوي :
140 أمبير ساعة / 12 أمبير = 11.6 ساعة.
عدد الألواح الشمسية و طرق توصيلها
العدد المطلوب من الألواح الشمسية التي نحتاجها للنظام أعلاه يمكن حسابها على النحو التالي.
السيناريو الأول
الطاقة اللازمة لشحن البطارية
نحن نعرف معادلة القدرة الشهيرة للتيار المستمر DC
القدرة P = الجهد V × التيار I
وضع قيم البطاريات و تيار الشحن.
القدرة = جهد البطارية 12 فولت × تيار الشحن 20 أمبير
القدرة = 240 وات
هذه هي القدرة الكهربائية المطلوبة من الألواح الشمسية (فقط لشحن البطارية ، أي أن الحمل المباشر غير متصل بالألواح الشمسية).
عدد الالواح المطلوبة = 240 وات / (قدرة اللوح الواحد) 60 وات = 4 الواح شمسية. لذلك ، سنقوم بتوصيل 4 ألواح شمسية (كل منها 60 وات ، 12 فولت ، 5 أمبير) بالتوازي.
السيناريو الثاني
توصيل حمل تيار مستمر وكذلك شحن البطارية
افترض الآن أن هناك حملًا ذو تيار يبلغ 10 أمبير متصلًا بشكل مباشر مع الألواح من خلال الإنفرتر (أو قد يكون حمل تيار مستمر عبر جهاز التحكم بالشحن). أثناء أشعة الشمس ، توفر الألواح الشمسية 10 أمبير للحمل المتصل مباشرة + 20 أمبير لشحن البطارية ، أي أن الألواح الشمسية تشحن البطاريات بالإضافة إلى توفير 10 أمبير للحمل أيضًا.
في هذه الحالة ، إجمالي التيار المطلوب (20 أمبير لشحن البطاريات و 10 أمبير للحمل المتصل مباشرة)
في هذه الحالة ، إجمالي التيار المطلوب = 20 أمبير + 10 أمبير = 30 أمبير
إذن القدرة المطلوبة = 12 فولت * 30 أمبير = 360 وات
بمعنى آخر. نحتاج إلى نظام طاقة شمسية ذو 360 وات للنظام الموضح أعلاه (حمل مباشر + شحن البطاريات) ، إذن عدد الألواح الشمسية التي نحتاجها تساوي:
عدد الألواح الشمسية = 360 وات / 60 وات = 6 ألواح شمسية
لذلك ، سنقوم بتوصيل 6 ألواح شمسية بالتوازي (كل منها 60 وات ، 12 فولت ، 5 أمبير )
تقييم و إختيار منظم الشحن Charge Controller
كما هو موضح أعلاه ، فإن تيار الشحن لبطارية 200 أمبير هو 20-22 أمبير (22 أمبير لشحن البطارية + 10 أمبير لتغذية الحمل المتصل). و بالتالي يمكننا استخدام وحدة تحكم في الشحن ذو تيار يتراوح ما بين 30-32 أمبير.
ملاحظة: يعتمد الحساب أعلاه على الحالة المثالية ، لذلك يُنصح دائمًا باختيار الواح شمسية أكبر قليلاً من المطلوب. و ذلك لأن هناك بعض الفقد يحدث أثناء شحن البطارية عبر الألواح الشمسية وكذلك الأشعاع الشمسي ليس دائمًا في حالة مثالية.
