تصميم PV system

مثال شامل عن تصميم PV system

 

يوجد مجموعة من الأحمال الكهربائية بالوات كالتالى نريد تصميم PV system  لها وهى كالتالى 

An LED lamp of 40W for 12 Hours per day.

A refrigerator of 80W for 8 Hours per day.

A DC Fan of 60W for 6 Hours per day.

مع العلم أن جهد البطاريه 12 فولت والألواح المتوفرة 120 وات 

الحل 

أولا:- حساب عدد الألواح المستخدمه فى PV

 لمعرفة عدد الألواح يجب معرفة Total Load in Wh / day

= (40W x 12 hours) + (80W x 8 hours) + (60W x 6 hours)

= 1480 Wh / per day

اذا الوات المطلوب لنظام الطاقه الشمسية =

= 1480 Wh x 1.3 … (1.3 is the factor used for energy lost in the system)=1924 Wh/day

بعد ذلك نقسم القيمه السابقه علي 

 اذا عدد الألواح المستخدمه فى PV system تكون WPeak Capacity of Solar Panel ولتكن 3.2

WPeak Capacity of Solar Panel

= 1924 Wh /3.2=601.25 WPeak

اذا عدد الألواح الشمسية المطلوبة 

= 601.25 / 120W

No of Solar Panels = 5 Solar Panel Modules

ثانيا :- حساب  Inverter

total required wattage is:

=  40W + 80W + 60W

= 180W

اذا  حجم الأنفرتر بيكون اكبر 25 % من مجموع الأحمال 

Now, the rating of inverter should be 25% greater than the total load due to losses in the inverter.

= 180W x 2.5

Inverter Rating & Size = 225 W

ثالثا:- حساب عدد البطاريات و rating لها 

Our load wattage and operational time in hours

= (40W x 12 hours) + (80W x 8 hours) + (60W x 6 hours)

وجهد البطاريه 12 فولت 

Required Days of Autonomy (Power by batteries without solar panel power) = 2 days.

اذا نعوض فى المعادله الموجوده فى الصوره الملحقه 

[(40W x 12 hours) + (80W x 8 hours) + (60W x 6 hours) / (0.85 x 0.6 x 12V)] x 2 days

The required capacity of batteries in Ampere-hour = 483.6 Ah

وبتقريب الرقم هتكون    Ah  500 

This way, we need a 12V  500Ah battery capacity for 2 days of autonomy.

من  المتطلبات السابقة هتكون عدد البطاريات المطلوبة  

4 بطاريات بسعه 125Ah   بجهد 12 فولت  لو كان الربط بينها على التوازى 

ولو كانت البطاريات المتاحه 175 Ah  يمكن استخدام 3 بطاريات فقط 

رابعا:- حساب  Solar Charge Controller

The charge controller should be 125% (or 25% greater) than the solar panel short circuit current.

Size of solar charge controller in Amp = Short circuit current of PV × 1.25

وطبعا قيمة الشورت سيركويت بنقوم معرفتها من مواصفات  الألواح الشمسية ولتكن كالتالى 

PV module specification

PM = 120 WPeak

VM = 15.9 VDC

IM = 7.5 A

VOC = 19.4 A

ISC = 8.8 A

اذا قيمة الشورت سيركويت 8.8 أمبير  لمواصفة  لوحة الطاقة الشمسية 

إذا قيمة الشورت سيركويت لكل الألواح 

The required rating of solar charge controller is = (5 panels x 8.8 A) x 1.25 = 44 A

إذا نختار الرقم الاعلى وليكن 45 أمبير 

ملاحظه هامه قلنا فى السابق عند حساب MPPT يجب اخذ فى الإعتبار معامل PGF   والتى تختلف من دوله لأخرى والتى تؤثر فى خسائر الطاقه على اللوحه ولذلك يستحب حسابها بالبرامج السوفت وير 

بعد ذلك نقوم بحساب الكابلات 

وهى بالتعويض فى المعادله التالية 

Calculating Wire/Cable Size formula for single Phase Circuits

Wire Circular mils =2 x ρ x I x L / (%Allowable Voltage drop of source voltage)

Calculating Wire/Cable Size formula for Three Phase Circuits

Wire Circular mils =√3 x 2 x ρ x I x L / (%Allowable Voltage drop of source voltage)

Where;

ρ = Specific resistance or resistivity of Conductor

D = Distance in Feet (One way) i.e. ½ the total circuit length

I = Load Current

Note: the Value of ρ = Specific resistance or resistivity of Conductor is used here for copper and aluminum is 11.2 and 17.4 respectively at 53° C (127° F)

مع العلم أن فقد الجهد المسموح به وليكن 2% وبعد ذلك نقوم بحسابات القاطع الكهربائى