Υπολογισμός φωτοβολταικών

[nobig]

Καλησπέρα σε όλους

Θα ήθελα μια βοήθεια απο αυτούς που έχουν ασχοληθεί με τα φωτοβολταϊκά ώστε να με βοηθήσουν να κάνω μια αρχή. Θα ήθελα να συζητήσουμε για το τι πρέπει κάποιος να προσέξει όταν κάνει μια μελέτη για φωτοβολταϊκά. Δηλαδή τι panel θα βάλουμε ανάλογα με το φορτίο, τις ώρες που θα τραβάει ρεύμα το φορτίο. Την ηλιοφάνεια ανάλογα με την εποχή.

Δηλαδή θα ήθελα μια βοήθεια ώστε να αρχίσω να κάνω μελέτες για ΦΒ. Τα συστήματα δεν θα έχουν inverter, θα τροφοδοτούν κατευθείαν καταναλώσεις συνεχούς ρεύματος

[kaynd]

Αουτς :nada:

Το θέμα αυτό είναι τεράστιο για τα δεδομένα μιας τυπικής φορουμοσυζήτησης. Υπάρχουν βιβλία αφιερωμένα μόνο σε αυτό.

Σε γενικές γραμμές από τη στιγμή που μιλάς για αυτόνομα συστήματα, τότε δε σε αφορά και τόσο η μεταβολή της ηλιοφάνειας ανά εποχή. Αυτό που σε ενδιαφέρει είναι να καλύπτεις το φορτίο σου στις δυσμενέστερες συνθήκες.

Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει το σύστημα σου να είναι σε θέση να τροφοδοτεί ανελλιπώς το φορτίο που έχεις ορίσει ακόμα και στις πιο μικρές μέρες του χειμώνα.

Τα πράγματα φυσικά αλλάζουν ανάλογα με το ποιες περιόδους του χρόνου θέλεις να χρησιμοποιείς το φορτίο σου, αλλά σε κάθε περίπτωση πρανείς τη δυσμενέστερη περίπτωση.

Φυσικά ένας άλλος παράγοντας που μπαίνει είναι και το κόστος... γιατί δυσμενέστατη περίπτωση είναι και οι 5 μέρες φουλ συννεφιά... αλλά συνήθως είναι ασύμφορη η τοποθέτηση τοσο μεγάλης συνολικής χωρητικότητας συσσωρευτών που θα καλύπτουν αυτή τη συνθήκη.

Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να έχεις στο μυαλό σου είναι ότι δεν αθροίζεις απλά wh καταναλισκόμενης ενεργείας για να ορίσεις την επιθυμητή προσλαμβανόμενη ενέργεια από τα φωτοβολταικά. Πάντα υπάρχουν απώλειες μεταφοράς ενεργείας από τη πυγή στη κατανάλωση. Ειδικά όμως όταν μπαίνουν στη μέση οι συσσωρευτές πρέπει να είσαι αρκετά γενναιόδωρος με τις απώλειες γιατί με απλά λόγια καταναλώνουν περισσότερη ενεργεία κατά τη φόρτιση τους από όση προσδίδουν πίσω κατά την εκφόρτιση τους... Αυτό μπορεί να επηρεαστεί από διαφόρους κατασκευαστικούς παράγοντες αλλά και από συνθήκες όπως η θερμοκρασία (είτε υψηλή είτε χαμηλή) και το ρυθμό αποφόρτισης (είτε πολύ χαμηλός είτε πολύ αργός).

Η θεωρητική μελέτη αυτών των απωλειών είναι ανούσια σε αυτό το επίπεδο. Αρκεί μια χοντροκομένη υπόθεση απόδοσης 80% αν μιλάμε για σύστημα με inverter ή 90% χωρίς.

Στη περίπτωση χωρίς inverter πχ. αν θέλεις να τροφοδοτήσεις ένα φορτίο που θα καταναλώσει 2KWh σε ένα 24ωρο, θα πρέπει η φωτοβολταική σου συστοιχία να είναι σε θέση να το μαζέψει αυτό κατά τη διάρκεια της ημέρας + αυτό το 10% χασούρας δηλαδή ~2,2ΚWh

η Ο ακριβής υπολογισμός της απόδοσης ενεργείας των φωτοβολταικών σε μια ημέρα είναι αρκετά πολύπλοκος αφού εξαρτάται από ένα καρό αστάθμητους παράγοντες που έχουν να κάνουν με το καιρό. Επίσης οι υπόλοιποι παράγοντες που έχουν να κάνουν με τη γωνία πρόσπτωσης της ηλιακής ακτινοβολίας πάνω στο φωτοβολταικό αλλά και την απόσταση που διανύει η ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα συνήθως δεν είναι σταθεροί. Γι αυτό το λόγο για απλές μελέτες αρκούμαστε σε μέσους όρους συντελεστών που χοντρικά ολοκληρώνουν τη συνολική ενεργεία που μπορούν να προσλάβουν τα φωτοβολταικά καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας.

Έτσι πχ για το γεωγραφικό πλάτος της Ελλάδας μπορούμε να πούμε ότι καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας έχουμε απόδοση ενεργείας από σταθερά τοποθετημένα φωτοβολταικά ισοδύναμη με 4ως5 ώρες επί τη μεγίστη ισχύ τους. (Δε το βγάζω απ το μυαλό μου αυτό το νούμερο, είναι υπολογισμένο από άλλους.) Αν μιλάμε κυρίως για τη βόρεια Ελλάδα και θέλουμε να εστιάσουμε περισσότερο σε χειμερινούς μήνες καλό είναι να πάρουμε το 4.

Η μέγιστη ισχύς Wp που συνοδεύει τα φωτοβολταικά αφορά πρότυπες συνθήκες με θερμοκρασία επιφανείας πλαισίου 25oC και κάθετη πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας πάνω του με ένταση ενός ηλίου στην επιφάνεια της γης (1000W ανά τετραγωνικό μετρό) με λόγο ΑΜ (air mass) 1,5

Προφανώς Wp που αναγράφεται πάνω στα φωτοβολταικά δεν επιτυγχάνεται σχεδόν ποτέ κυρίως επειδή η θερμοκρασία του φωτοβολταικού ξεπερνά αρκετά τους 25oC κατά τη λειτουργία του. Χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δε πλησιάζει πολύ όμως τη μεγίστη ισχύ του, ειδικά στις φωτεινές Ελληνικές λιακάδες και μάλιστα κατα τους δροσερούς μήνες.

Έτσι ερχόμενοι στο παραπάνω παράδειγμα όπου θα χρειαστείς 2,2KW συνολικής ενέργειας μαζί με τις απώλειες για ένα 24ωρο, θα πρέπει τα φωτοβολταικά σου να έχουν τέτοια ισχύ ώστε να προσλάβουν αυτή την ενεργεία σε πχ σε 5 ώρες λειτουργίας τους στο Wp (που είναι το αντίστοιχο της συνολικής ενέργειας που μπορούν να απορροφήσουν τα φωτοβολταικά κατά μέσο όρο σε μία ημέρα όπως είπαμε νωρίτερα για το δικό μας γεωγραφικό πλατος). Δηλαδή θα χρειαστείς μια συστοιχία με συνολικό Wp 440W η πχ 4 πλαίσια των 110Watt. (ή περίπου τόσο αν δε βρίσκει κανείς ακριβώς την υπολογισμένη ισχύ, προσεγγίζοντας πάντα τη τιμή από πάνω. πχ 6*75W που δίνουν 450W)

Αντίστοιχα για τους συσσωρευτές θα πρέπει η χωρητικότητα τους να υποστηρίζει με άνεση την συνολική ενεργεία που θα απορροφήσει από αυτές το φορτίο σου σε ένα 24ωρο.

Παίρνοντας τη χειρότερη περίπτωση, όπου το φορτίο σου δουλεύει μόνο τη νύχτα, θα πρέπει οι συσσωρευτές να είναι σε θέση να αποδώσουν αυτά τα 2KW που αναφέραμε νωρίτερα.

Εδώ τώρα μας ενδιαφέρουν δυο σημαντικοί παράγοντες:

Η ισχύς του φορτίου και το βάθος εκφόρτισης της μπαταρίας.

Σε γενικές γραμμές στις ανάλογες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε αυτές της εφαρμογές σε εγκαταστάσεις μικρής κλίμακας, η αξιοποιήσιμη ενεργεία είναι κοντά στο 50% της χωρητικότητας τους.

Αυτό σημαίνει ότι αν εσύ θέλεις να αποθηκεύσεις 2KW σε αυτές, θα πρέπει να πάρεις μπαταρίες θεωρητικής χωρητικότητας για 4KW. (συνήθως μιλάμε σε Ah στις μπαταριές αλλά τα μεγέθη είναι ευθέως ανάλογα)

Επίσης ο ρυθμός αποφόρτισης δε θα πρέπει να υπερβαίνει αυτόν που ορίζει o κατασκευαστής της μπαταρίας.

Όσο ο ρυθμός αποφόρτισης πλησιάζει το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να παρέχει η μπαταρία, τόσο πέφτει και ο βαθμός απόδοσης που αναφέραμε νωρίτερα. Συνήθως ένα καλό νούμερο απορροφημένης ισχύος, είναι το 1/20ο της συνολικής χωρητικότητας της μπαταρίας. Πχ αν έχουμε μια μπαταρία 100Ah στα 12V, ένας καλός ρυθμός αποφόρτισης είναι τα 5A ή τα 5Α*12V=60W. Υποθέτοντας ότι είναι 100% φορτισμένη έχοντας ανοχή αποφόρτισης ως 50% τοτε η αξιοποιήσιμη αποθηκευμένη ενεργεία σε αυτή τη μπαταρία είναι 50Αh*12V=600Wh, εχοντας την ικανότητα να τροφοδοτήσει το 60W φορτίο μας για 10ωρες.

Συνεχίζοντας το παράδειγμα που ανάφερα πάνω με τα 2KW, υποθέτοντας ότι επιλέγεις να δουλέψεις στα 24V, χρειάζεσαι μπαταρίες συνολικής χωρητικότητας τουλάχιστον 166Ah (167Ah*24V=4ΚW συνολικής θεωρητικής χωρητικότητας έτσι ώστε το 50% αυτής που είναι διαθέσιμο να ικανοποιεί οριακά τα 2KW συνολικής κατανάλωσης του φορτίου σου)

Φυσικά αυτό αποτελεί την απόλυτα οριακή τιμή αφού καθώς γερνάει η μπαταρία η χωρητικότητα μειώνεται οπότε σύντομα θα φτάσεις να χρησιμοποιείς πάνω από το 50% της χωρητικότητας οπότε θα επιταχυνθεί δραματικά η φθορά των μπαταριών.

Από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των μπαταριών , μπορεί κάνεις να βρει προσδόκιμους κύκλους ζωής ανάλογα με το βάθος αποφόρτισης. Πχ η αποφόρτιση στο 30% μπορεί να δώσει διπλάσιους + κύκλους ζωής μπαταρίας που πολλές φορές αξίζουν τη θυσία στο αρχικό κόστος απόκτησης μεγαλύτερης χωρητικότητας μπαταρίας για να το πετύχουμε αυτό.

Αντίστοιχα αυξημένη χωρητικότητα αλλά και αντίστοιχο πλεόνασμα ισχύος από τα φωτοβολταικά θα πρέπει να υπολογιστούν αν θέλουμε να έχουμε μέρες αυτονομίας σε συνθήκες πχ συννεφιάς.

Αν υπολογίσουμε πχ ότι θέλουμε να έχουμε περιθώριο μιας ημέρας με μηδενική πρόσληψη ενεργείας κάθε 6 ημέρες (μια ημέρα την εβδομάδα). Θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί χωρητικότητα συσσωρευτών που θα αφήνει ένα 24ωρο κατανάλωσης φορτίου μόνιμη καβάντζα, αλλά και αυξημένη ισχύ φωτοβολταικών κατά τουλάχιστον 1/6ο έτσι ώστε κάθε μια από τις 6 ημέρες ηλιοφάνειας να μπορεί να μπαίνει στην άκρη αυτό το κάτι παραπάνω που θα χρησιμοποιηθεί την 7η ημέρα.

Αυτά φυσικά είναι στο χέρι του μελετητή ανάλογα με τις ανάγκες του καταναλωτή. Δεν υπάρχουν κανόνες τυφλοσούρτη, ούτε «πρέπει» που χρειάζεται να ακολουθήσεις στο τομέα της πρόβλεψης δυσμενών καταστάσεων.

Επίσης μια διευκρίνιση στα περί συνολικής χωρητικότητας συσσωρευτή. Δε μιλάμε για απλό άθροισμα της χωρητικότητας του πλήθους των μπαταριών που χρησιμοποιούμαι.

Ένα απλό παράδειγμα:

Δύο 12V μπαταρίες με 200Ah η κάθε μία, συνδεδεμένες σε σειρά μας κάνουν μια μπαταρία 24V 200Ah και συνδεδεμένες παράλληλα μας κάνουν μια μπαταρία 12V 400Ah… και στις δυο περίπτωσης η συνολικά αποθηκευμένη ενέργεια είναι η ίδια.

Όσο αφορά τη τοποθέτηση των φωτοβολταικών, για το γεωγραφικό πλάτος της Ελλάδας τοποθετούνται σε γωνία ~35 μοιρών +/- 15μοιρες ανάλογα με το ακριβές πλάτος της περιοχής και τους μήνες του χρόνου που θέλουμε να εστιάσουμε. Επίσης συνήθως αν δεν υπάρχει κάποιο εμπόδιο να τα σκιάζει, για εμάς που είμαστε στο βόρειο ημισφαίριο, τοποθετούνται κοιτώντας το νότο.

[nobig]

Μάλιστα ευχαριστώ πολύ για την απάντηση σου

[grivas]

Το τι συστημα θελουμε εξαρταται απο τι καταναλωση εχουν οι συσκευες που εχουμε στο σπιτι η στην δουλεια φυσικα οποτε π.χ. εχουμε:

1 λαμπα 20W x 12ωρες λειτουργιας = 20 x 12 =240Wh η 0.240ΚWh

1 κουζινα 2000W x 2ωρες = 2000 x 2 =4000Wh η 4ΚWh

1 ΤV 50W x 9 ωρες = 50 x 9 = 450Wh η 0.450KWh

οποτε συνολο = 4690W η 4.69KWh

με τον ιδιο τροπο υπολογιζουμε ολες τις συσκευες οχι μονο αυτες τις τρεις και τις προσθετουμε

Αρα το συστημα θα ειναι 4.7KWh\ημερα

Οποτε για 4.7KWh\μερα θελουμε 13 πλαισια

[grivas]

Το τι συστημα θελουμε εξαρταται απο τι καταναλωση εχουν οι συσκευες που εχουμε στο σπιτι η στην δουλεια φυσικα οποτε π.χ. εχουμε:

1 λαμπα 20W x 12ωρες λειτουργιας = 20 x 12 =240Wh η 0.240ΚWh

1 κουζινα 2000W x 2ωρες = 2000 x 2 =4000Wh η 4ΚWh

1 ΤV 50W x 9 ωρες = 50 x 9 = 450Wh η 0.450KWh

οποτε συνολο = 4690W η 4.69KWh

με τον ιδιο τροπο υπολογιζουμε ολες τις συσκευες οχι μονο αυτες τις τρεις και τις προσθετουμε

Αρα το συστημα θα ειναι 4.7KWh\ημερα

Μετα επιλεγουμε ποσες μερες Αυτονομιας θελουμε π.χ. τον Δεκεμβριο που ειναι το χειροτερο σεναριο θελουμε 4 μερες και κανουμε τους υπολογισμους παντα για Δεκεμβριο. Οι μερες Αυτονομιας ειναι ποσες μερες θα λειτουργει το συστημα χωρις ηλιο δηλαδη με συννεφια. Παντα πρεπει να βαζουμε μερες αυτονομιας και μαλιστα οσες γινεται περισσοτερες, αλλα πολλες μερες ειναι και πολλα πλαισια να το εχετε στο νου σας αυτο. Μπορειτε να βαλετε και μονο μια στην αρχη του yπολογισμου και μετα να προσθετεται μια μια και να βλεπετε ποσα πλαισια αυξανονται για καθε μερα αυτονομιας (excell kai pali excell).

Βρισκουμε τους πινακες ηλιακης ενεργειας για τον τοπο που θα ειναι το συστημα για τον μηνα Δεκεμβριο π.χ. για Αθηνα ειναι 84.66KWh\m\μηνα

και επιλεγουμε το φ/β πλαισιο σε Watt και σε τετραγωνικα μετρα π.χ. πλαισιο στα 220W και 1.4m τετραγωνικα

1.) υπολογισμος ηλιακης ενεργειας που δεχεται το φ/β που επιλεξαμε για καθε μερα οποτε δια 31 συνεχιζουμε...

Pηλ.= (84.66/31)*1.4m=3.82KWh\m\μερα πολυ συμαντικο νουμερο κρατηστε το

2.)Υπολογισμος ενεργειας καθε μερα για ολο το συστημα

περιπου 13 πλαισια

οχι 12 εστω και αν ειναι ο.ο68 πανω απο το 12 που σημαινει οτι με 13 πλαισια θα εχουμε 13*220 = 2860Wh με 12 = 12 * 220 = 2640wh οποτε καταλαβενεται οτι διαλεγετε οτι ειναι πιο κοντα σε αυτο που θελουμε και σκεφτομαστε και την τσεπη μας με 12 θα πρεπει να μειωσετε τις ωρες τησ λαμπας η της κουζινας η της τηλεορασης σας με 13 μπορειτε να τα εχετε πιο πολλες ωρες it is up to you παντως ειναι εκει 12 με 13 και οχι 5 με 6 ουτε 23 με 25.

Οποτε για 4.7KWh\μερα θελουμε 13 πλαισια

[kaynd]

Θέλω να διευκρινίσω κάτι για να μη παρεξηγηθεί το πάνω πόστ μου.

Η παραπάνω απάντηση μου δεν αποτελεί σε καμία περίπτωση μια φορμα ακριβούς υπολογισμού ενός φωτοβολταικού συστήματος.

Η γραφή είναι πολύ απλοϊκή και έχει σα στόχο να δώσει γενικές κατευθύνσεις στο τι προσπαθούμε να κάνουμε και γιατί. Η πρώτη μου πρόταση αναφέρει ξεκάθαρα οτι υπάρχουν εξειδικευμένα βιβλία γι αυτο το θέμα στα οποία θα έπρεπε να ανατρέξει κάποιος.

Σε γενικές γραμμές το παραπάνω ποστ μου ανταποκρίνεται στα τονισμένα σημεία του πρώτου πόστ.

Καλησπέρα σε όλους

Θα ήθελα μια βοήθεια απο αυτούς που έχουν ασχοληθεί με τα φωτοβολταϊκά ώστε να με βοηθήσουν να κάνω μια αρχή. Θα ήθελα να συζητήσουμε για το τι πρέπει κάποιος να προσέξει όταν κάνει μια μελέτη για φωτοβολταϊκά. Δηλαδή τι panel θα βάλουμε ανάλογα με το φορτίο, τις ώρες που θα τραβάει ρεύμα το φορτίο. Την ηλιοφάνεια ανάλογα με την εποχή.

Δηλαδή θα ήθελα μια βοήθεια ώστε να αρχίσω να κάνω μελέτες για ΦΒ. Τα συστήματα δεν θα έχουν inverter, θα τροφοδοτούν κατευθείαν καταναλώσεις συνεχούς ρεύματος

Από εκεί και πέρα. Παρατέθηκε μια έτοιμη μεθοδολογία υπολογισμού, η οποία όμως μετά από ένα δικό μου εριστικό ποστ, σβήστηκε από αυτόν που την έγραψε.

Η μεθοδολογία δέν ήταν λάθος στο σύνολο της. Απλά ηταν ατεκμηρίωτη και είχε ένα θολό σημείο που ήθελα να διευκρινιστεί καθώς κατα τη γνώμη μου ήταν λανθασμένο.

Δυστυχώς από τη στιγμή που αυτός που την καταχώρησε, την έσβησε και δεν επιθυμεί να επεκταθεί στον τομέα των υπολογισμών. Δέ μπορώ να σχολιάσω οτιδήποτε άλλο μονόπλευρα.

Ο λόγος που γραφώ αυτό το πόστ είναι η διευκρίνηση του ρόλου του παραπάνω πόστ για αποφυγή μελλοντικών παρεξηγήσεων.

Επίσης υπόσχομαι οτι θα ποστάρω με τη πρώτη ευκαιρία ένα μακρύ ποστ με τους ακριβείς υπολογισμούς και με αναλυτική τεκμηρίωση σε κάθε βήμα, ελεύθερα για να τα κρίνει και να τα προσβάλει όποιος θέλει.