نصب و استفاده پنل خورشیدی یا سولار در باغ‌ و ویلا

بدون شک، سیستم‌های خورشیدی می‌توانند یک راهکار ایده‌آل برای باغ و ویلای شما باشند. این سیستم‌ها از انرژی خورشیدی به عنوان منبع اصلی برای تولید برق استفاده می‌کنند، و می‌تواند به شما کمک کند تا در محلی که دسترسی به برق شهر ندارید و امکان استفاده از شبکه برق شهر نیست، برق مورد نیاز باغ و ویلا را تامین کنید. در این راهنمای سیستم خورشیدی برای باغ و ویلا ، یک راهنمای مختصر برای نصب و استفاده از برق و پنل خورشیدی یا سولار در باغ‌ یا ویلای شما آورده شده است.

۱. بررسی نیازهای انرژی و مصرفی

اولین قدم، نیاز سنجی انرژی یا برق مورد نیاز است. برای بررسی نیازهای انرژی، ابتدا باید مصرف برق در باغ یا ویلای خود را بررسی کنید. ممکن است نیاز به برق برای روشنایی، یخچال، تلویزیون، پمپ آب، کولر، سیستم های حفاظتی از جمله دزدگیر و دوربین داشته باشید.

بسیار مهم است که در ابتدا لیستی (مشابه لیست زیر) از تجهیزات برقی به همراه میزان مصرف بر اساس وات یا آمپر، و ساعت استفاده از آنها در طول شبانه روز، تهیه کنید و کلیه تجهیزات مورد نیاز را در این لیست وارد کنید.

نام تجهیز مصرفی	توان مصرفی (وات)	تعداد	میزان ساعت کار در شبانه روز
لامپ یا روشنایی	10	6	8
تلویزیون LED یا LCD	100	1	4
یخچال زیر 10 فوت	100	1	دائم کار
کولر آبی کوچک	350	1	4
دوربین مداربسته	2 آمپر 12 ولت	6	دائم کار
پمپ کفکش 2 اینچ	1 اسب	1	2

۲. تعیین موقعیت مناسب برای پنل‌های خورشیدی

برای تعیین مکان مناسب برای نصب پنل‌های خورشیدی، باید به مواردی مانند محل، جهت و زاویه شیب پنل خورشید توجه کنید. به طور کلی، پنل‌های خورشیدی باید در جهت جنوب با زاویه شیب مناسب نصب شوند تا بیشترین نور خورشیدی را دریافت کنند.

اینکه پنل خورشیدی روی پشت بام نصب شود یا روی زمین، مهم نیست؛ مهم این است که پنل جایی نصب شود که سایه روی آن نباشد، اصطلاحا آن محل سایه اندازی نداشته باشد. با توجه به اینکه در بیشتر باغ و ویلاها، وجود درختان باعث سایه روی سطح زمین می‌شود، یکی از بهترین مکان‌ها برای نصب پنل‌ها، پشت بام است.

وجود سایه روی پنل خورشیدی موجب کاهش راندمان و بازدهی آن می‌شود.

یکی دیگر از سوالات مطرح شده این است که آیا می‌توان پنل خورشیدی را روی پشت بام شیب دار نصب کرد یا خیر؟ بله، شما می‌توانید پنل را روی سطح شیب دار نصب کنید. با توجه به اینکه بهتر است سطح پنل ها به سمت جنوب باشد، بهتر است جهت سطح شیب دار هم به سمت جنوب باشد. اما اگر اینطور نبود با پایه و استراکچرهای مخصوص می‌توان آن را جبران کرد.

۳. انتخاب تجهیزات خورشیدی

 

۳-۱. پنل‌های خورشیدی (Solar Panel) :

بر اساس ظرفیت مورد نیاز، تعداد و نوع پنل‌های خورشیدی را انتخاب کنید. پنل‌های مونوکریستالین و پلی‌کریستالین از رایج‌ترین انواع پنل‌ها هستند.

۳-۲. شارژکنترلر (Charge Controller) :

این دستگاه وظیفه کنترل شارژ و دشارژ باتری را برعهده دارد. شارژ کنترلر بین پنل خورشیدی و باتری قرار می‌گیرد.

 انتخاب صحیح این دستگاه علاوه بر عملکرد قابل قبول سیستم، به بازدهی تولید انرژی توسط پنل خورشیدی کمک می‌کند.

۳-۳. اینورتر (Inverter) :

اینورتر یا مبدل DC به AC ، انرژی ذخیره شده در باتری را از DC (جریان مستقیم) به AC (جریان متناوب) تبدیل می‌کند. به عنوان مثال برق 220 ولت AC که در خانه‌ها قابل استفاده است.

۳-۴. باتری (Battery)‌ :

اگر قصد دارید از سیستم خورشیدی خود در مواقعی که خورشید نمی‌تابد استفاده کنید، نیاز به باتری‌های ذخیره‌سازی انرژی دارید. باتری خورشیدی در این شرایط بسیار مهم است و باید در انتخاب نوع و تعداد آن دقت کافی را داشته باشید.

نکته: انتخاب تجهیزات سیستم خورشیدی، نیاز به دانش و تجربه دارد. در صورتی که می‌خواهید با محاسبات اولیه سیستم خورشیدی و تجهیزات آن آشنا شوید مقاله محاسبه سیستم خورشیدی را مطالعه کنید.

۴. نصب و راه‌ اندازی

در این مرحله، پنل‌های خورشیدی و دیگر تجهیزات نصب می‌شوند. این مرحله نیاز به تجهیزات و دانش فنی دارد و بهتر است توسط یک تکنسین متخصص انجام شود. پس از نصب مجموعه خورشیدی طبق الگوی مصرفی می‌توانید از خروجی این سیستم استفاده کنید.

. تعمیر و نگهداری

مجموعه سیستم خورشیدی نیاز به هزینه بابت تعمیر و نگهداری دوره ای مرتب ندارد. فقط باید توجه داشته باشید که سطح پنلهای خورشیدی تمیز باشد و اگر نیاز داشت آن را تمیز کنید و هر چند وقت یکبار از وضعیت سلامت اتصالات و سیم ها اطمینان حاصل کنید. که این کار را خود شما هم می توانید انجام دهید.

همانطور که می‌دانید باتری در هر سیستمی دارای عمر معینی است، به عنوان مثال باتری موبایل، باتری ماشین، باتری لپ تاپ و غیره. این موضوع برای سیستم خورشیدی نیز برقرار است و باید بدانید که عمر باتری در مجموعه سولار یا خورشیدی محدود است، اینکه باتری چند سال عمر کند بستگی به شرایط متعددی دارد. میتوان گفت تنها هزینه ای که به صورت مشخص برای این سیستم قابل پیش بینی است و در این مرحله باید به آن دقت داشته باشید، هزینه تعویض باتری‌ها پس از پایان عمر یا فرسوده شدنشان است.

با اجرای این راهنمای ساده، شما می‌توانید از مزایای استفاده از انرژی خورشیدی برای باغ‌ها و ویلای خود بهره‌مند شوید و به حفظ محیط زیست و کاهش هزینه‌های انرژی کمک کنید.

محاسبات سیستم های خورشیدی جدا از شبکه

مرحله اول :تعیین میزان مصرف توان

اولین مرحله در طراحی سیستم فتوولتاییک خورشیدی این است که کل توان و انرژی مصرفی برای تمام بارهایی که نیاز به تغذیه دارند را مشخص کنیم:

1–1. میزان وات ساعت مصرفی هر وسیله را در طی یک روز محاسبه کنید. سپس مقادیر وات ساعت های مصرفی کلیة وسایل را برای یک روز با هم جمع کنید.

برای مثال ما، وسایل برقی به قرار زیر است (انتخاب وسایل کم مصرف در سیستم خورشیدی دارای اهمیت است):

یک لامپ فلورسنت 18 وات با 4 ساعت استفاده در روز
یک فن 60 واتی با 2 ساعت استفاده در روز
یک یخچال 75 واتی با 24 ساعت کار در روز ( که کمپرسور در 12 ساعت کار می کند و در 12 ساعت خاموش)

2–1. این عدد را در 1.3 (بعضا 1.2 رو هم در نظر می گیرن) ضرب کنید تا میزان وات ساعتی که پنل باید در طی یک روز تولید کند بدست بیاید. (ضریب 1.3 میزان تلفات انرژی در سیستم است).

مرحله دوم : تعیین اندازة ماژول PV

سایزهای مختلف پنل های PV مقادیر متفاوت توان تولید می کنند. هر چه اندازة پنل بزرگتر باشد به همان میزان توان بیشتری تولید خواهد نمود. برای مشخص کردن اندازة ماژول PV، باید ابتدا بیشترین توان تولیدی را بدست آوریم. بیشترین توان تولیدی یا وات پیک( Wp) بستگی به ماژول PV و آب و هوای منطقة مورد نظر دارد. بدین منظور به فاکتوری به نام “پتانسیل تابش” که در هر مکانی متفاوت است نیاز داریم. (برای مشاهده ضریب تابش در نقاط مختلف ایران کلیک کنید).

برای تعیین اندازة ماژول به طریق زیر عمل می کنیم:

1–2. محاسبة وات پیک کل ( Wp Total ): میزان کل وات ساعت هایی که در طول روز نیاز داریم تا توسط ماژول تولید شود ( عدد بدست آمده از قسمت 2-1 ) را بر ضریب تابش تقسیم کنید تا وات پیک کلی که توسط پنل ها باید تولید شود بدست آید.

با فرض در نظر گرفت ضریب تابش 3.4 خواهیم داشت:

2–2. محاسبة تعداد پنل های مورد نیاز برای سیستم: جواب بدست آمده از قسمت 1 – 2 را بر توان نامی پنل هایی که در اختیار دارید تقسیم کرده و حاصل بدست آمده را به سمت عدد صحیح بزرگتر گرد کنید. جواب، تعداد پنل هایی که باید استفاده کنید را مشخص می کند.

البته باید توجه داشت که حاصل این محاسبه حداقل پنل هایی که باید استفاده کنیم را مشخص می کند. مسلماً اگر پنل های بیشتری استفاده کنیم عملکرد سیستم بهتر خواهد بود و همچنین طول عمر باطری هم افزایش خواهد یافت.

مشخصات پنل در نظر گرفته شده:
Pm=110wp
Vm=16.7Vdc
Im=6.6a
Voc=20.7v
Isc = 7.5 a

بنابراین 4 پنل 110 واتی در نظر گرفته می شود.

مرحله سوم : انتخاب اینورتر

ابتدا بگذارید از اینجا شروع کنیم که وسایل الکتریکی دو نوع هستند :

وسایل برقی معمولی (مقاومتی ): این نوع وسایل در هنگام راه اندازی جریانی زیادتر از جریان حالت دائم کار خود از مدار نمی کشند. (البته در هنگام راه اندازی کمی زیادتر جریان دریافت می کنند ولی آنقدر زیاد نیست که در محاسبات تاثیر داشته باشد)

وسایل برقی دارای موتور: این وسایل در هنگام راه اندازی یک جریان راه انداز دارند یعنی جریان هنگام راه اندازی چند برابر جریان حالت دائم کار آنهاست.

پس در انتخاب اینورتر باید به این نکته توجه کرد که وسایل ما از کدام نوع هستند. اگر وسایل برقی موتوری را می خواهیم با اینورتر راه اندازی کنیم توان راه اندازی اینورتر باید حداقل هشت برابر توان وسیله موتوری باشد تا بتواند جریان گذرا یا جریان راه اندازی موتور را تامین کند. البته راه دیگر این است که بجای چند برابر کردن توان اینورتر می توانیم از سافت استارتر استفاده کنیم .

نکته: سافت استارتر وسیله ای است برای راه اندازی آرام موتور است یعنی جریان راه اندازی را در موتور کاهش می دهد. که این عامل علاوه بر کاهش تنش های میکانیکی موتور، تنش های الکتریکی را نیز کاهش می دهد و باعث افزایش طول عمر موتور می شود.

ما فرض می گیریم که سافت استارتر برای راه اندازی موتور یخچال داریم.

نکته: توان واقعی یا توان دائم کار همانطور که از نامش معلوم است به توانی می گویند که اگر ما آن توان را برای ساعت ها از وسیله دریافت کنیم هیچ گونه افت توان، داغ شدگی یا خاموشی دستگاه را شاهد نباشیم.

در صورت نیاز به خروجی AC بایستی از یک اینورتر استفاده کنیم. نکتة بسیار مهم در انتخاب اینورتر این است که ورودی اینورتر به هیچ وجه نبایستی از مجموع توان تمام وسایل برقی کمتر باشد. همچنین ولتاژ نامی اینورتر باید با ولتاژ بانک باتریها برابر باشد.

برای سیستم های مستقل، اینورتر باید به اندازة کافی بزرگ باشد تا بتواند تمام وات مصرفی را تأمین نماید. اندازة اینورتر بین 25 تا 30 درصد بزرگتر از مجموع توان تمامی وسایل در نظر گرفته می شود . اگر از موتور یا کمپرسور استفاده نماییم اندازة اینورتر باید حداقل 3 برابر ظرفیت آنها باشد تا بتواند جریان ضربه را تحمل کند.

برای سیستم های متصل به شبکه، ورودی اینورتر باید با آرایه PV برابر باشد تا عملکرد سیستم ایمن و مؤثر باشد.

یک اینورتر 200 واتی در نظر گرفته می شود.

مرحله چهارم : تعیین اندازة باتری

نوع باتری توصیه شده در سیستم های خورشیدی باتریهای دیپ سایکل (باتری با سیکل زیاد) است. در واقع باتری های مورد استفاده در سیستم های PV خورشیدی باید قابلیت این را داشته باشند که تا پایین ترین سطح انرژی دشارژ شده و سپس به سرعت شارژ شوند. (عموماً از باتری های لید اسید خشک استفاده می شود). همچنین ظرفیت آنها به اندازه ای باشد که بتواند وسایل و تجهیزات مورد استفاده را در شب و روزهای ابری به راه بیاندازد.

برای تعیین اندازة باتری به طریق زیر عمل می کنیم:

1–4. مجموع وات ساعت مصرفی کلیة وسایل را در طول یک روز محاسبه کنید.
2–4. عدد بدست آمده را بر 0.85 تقسیم کنید ( به خاطر تلفات باطری ).
3–4. حاصل را بر 0.6 تقسیم کنید ( به خاطر عمق دشارژ dod).
4–4. این عدد را بر ولتاژ نامی باتری تقسیم نمایید.
5–4. حال این عدد را در تعداد روزهایی که تابش خورشید وجود ندارد یا همان روزهای ابری (یعنی تعداد روزهایی که در واقع پنل ها توانی تولید نمی کنند) که نیاز داریم از سیستم ولتاژ بگیریم؛ ضرب کنید. ( معمولاً بین 3 تا 5 روز که بیشتر شرکتها 2 روز رو با توجه به منطقه در نظر می گیرند)

می توان 6 باتری 100 آمپری 12 ولت در نظر گرفته شود.

مرحله پنجم : تعیین اندازة شارژ کنترلر خورشیدی

شارژ کنترلر عموماً بر مبنای ظرفیت ولتاژ و جریان ارزیابی می شود . ولتاژ بایستی مطابق با باتری و آرایة PV در نظر گرفته شده و همین طور بتواند جریان آرایة PV را تحمل کند .
برای شارژ کنترلرهای نوع سری ، اندازة کنترلر بستگی به جریان ورودی کل PV که وارد کنترلر می شود و همچنین ساختار پنل PV دارد (سری یا موازی).
به طور استاندارد برای تعیین اندازة شارژ کنترلر جریان مدار کوتاه آرایة PV ( Isc ) را در عدد 1.3 ضرب می کنند.

بنابراین یک شارژ کنترلر 40 یا 45 آمپری 12 ولت را انتخاب می کنیم.

شما می توانید طرح ها و سیستم های از پیش طراحی شده را در قسمت پکیج های آماده خورشیدی مشاهده کنید و در صورتی که نیاز دارید پنل خورشیدی خاص شما را طراحی کنیم ، اطلاعات خواسته شده در جدول زیر را تکمیل و برای ما ارسال نمایید تا طرح پیشنهادی به نسبت مصرف مورد نیازتان را ، به شما اعلام کنیم.

مشاهده قیمت پنل خورشیدی ، اینورتر خورشیدی ، شارژ کنترلر خورشیدی

برای روشن شدن این موضوع به این مثال توجه فرمایید ، یک باغ نیاز به سیستم خورشیدی و پنل خورشیدی دارد ، صاحب باغ و اصطلاحا سفارش دهنده ، اطلاعات و مشخصات زیر را در اختیار کارشناسان ما قرار داده است :

محل نصب سیستم خورشیدی : شیراز

وسایلی که در باغ مصرف می کند و نیاز دارد برق آنها از سیستم تامین شود : یخچال ( 100 وات ) ، تلویزیون ( 150 وات ، 6 ساعت در شبانه روز ) ، روشنایی ( 10 عدد لامپ 10 وات ، 6 ساعت در شبانه روز) ، پمپ کفکش (700 وات ، 3 ساعت در شبانه روز)