محاسبه توان و تعداد پنل خورشیدی برای پمپ آب خورشیدی
نحوه محاسبه توان و تعداد پنل خورشیدی
اینورتر پمپ آب خورشیدی یک دستگاه الکترونیکی است که برق تولیدشده توسط پنل های خورشیدی را برای راه اندازی پمپ آب تبدیل و تنظیم می کند. این نوع اینورتر صنعتی به طور خاص برای سیستم های پمپ آب طراحی شده و بهینه سازی شده است تا از انرژی خورشیدی برای تامین آب استفاده کند. در این محتوا قصد داریم درباره نحوه محاسبه توان و تعداد پنل خورشیدی به صورت مفصل توضیح دهیم.
عملکرد اینورتر پمپ خورشیدی
تبدیل برق DC به AC
- پنل های خورشیدی برق DC تولید می کنند، اما بیشتر پمپ های آب از برق AC استفاده می کنند. این نوع اینورتر صنعتی، برق DC را به AC تبدیل می کند.
کنترل سرعت موتور پمپ -VFD درایو فرکانس متغیر
- اینورتر مقدار ولتاژ وفرکانس خروجی را بر اساس شدت نور خورشید تنظیم می کند تا در ساعات کم نور هم پمپ بتواند کار کند.
استفاده از MPPT (ردیابی حداکثر توان)
- اینورتر خورشیدی دارای تکنولوژی MPPT است که توان پنل را بهینه کرده و بهترین خروجی ممکن را ارائه می دهد.
حفاظت از پمپ و تجهیزات
- دارای محافظت در برابر اضافه بار، دمای زیاد، ولتاژ پایین و خشک کار کردن پمپ است.
انواع اینورتر پمپ آب خورشیدی
اینورتر مستقل از شبکه DC به AC
مستقیماً از پنل های خورشیدی برق دریافت کرده و به پمپ منتقل می کند.
- برای مناطقی که برق شهری وجود ندارد مناسب است.
- نمونه ای از این مدل، اینورترهای پمپ آب خورشیدی هستند.
اینورتر با قابلیت کارکرد ترکیبی Hybrid – (خورشیدی + برق شبکه یا ژنراتور)
- در روزهای ابری یا شب، برق را از شبکه یا ژنراتور تامین می کند.
- مناسب برای مکان هایی که دسترسی به برق محدود است.
برای اطلاع از سایر مشخصات دیگر اینورترهای خورشیدی، می توانید مقاله زیر را مطالعه کنید.
مزایای استفاده از اینورتر خورشیدی برای پمپ آب
- کاهش هزینه های برق (بدون نیاز به برق شهری)
- استفاده از انرژی تجدیدپذیر و پایدار
- عدم نیاز به سوخت فسیلی (در مقایسه با ژنراتورها)
- افزایش عمر مفید پمپ به دلیل کنترل سرعت موتور
- عملکرد خودکار بر اساس شدت نور خورشید
برای بهره مندی از تمامی مزایای اینورترهای خورشیدی به شما عزیزان توصیه می کنیم حتما به مراکز معتبری که در زمینه فروش اینورتر سه فاز و تک فاز فعالیت دارند، مراجعه کنید و اینورتر مد نظر خود را خریداری کنید.
انتخاب اینورتر مناسب برای پمپ آب خورشیدی
- بررسی توان و ولتاژ پمپ: توان اینورتر باید متناسب با توان (وات) و ولتاژ (تک فاز یا سه فاز) پمپ انتخاب شود.
- بررسی طول کابل پمپ: درصورتی که طول کابل پمپ، بیشتر از 50 متر باشد توان اینورتر را باید یک رنج بالاتر انتخاب کرده و در صورتی که طول کابل پمپ ، بیشتر از 100 متر باشد باید از راکتور در خروجی اینورتر استفاده کنید.
- سازگاری با نوع الکتروموتور پمپ: بعضی از پمپ ها تک فاز (220V) و برخی سه فاز (380V) هستند، که اینورتر باید متناسب با آن باشد.
ظرفیت توان وجریان پنل خورشیدی: تعداد و توان پنل ها باید با اینورتر هماهنگ باشد تا بهترین بازدهی حاصل شود.
نحوه اطلاع از توان و تعداد پنل خورشیدی
برای انجام محاسبه توان و تعداد پنل خورشیدی باید طبق مراحل زیر انجام دهید:
1.انتخاب اینورتر
2.محاسبه توان کلی پنل ها
3.محاسبه تعداد پنل ها
4.بررسی آرایه و استرینگ
5.بررسی حداکثر ولتاژ زیر بار پنل ها
6.بررسی حداکثر ولتاژ مجاز
7.بررسی حداکثر جریان مجاز ورودی
محاسبه توان و تعداد پنل خورشیدی نیاز به بررسی المان های پمپ و فاکتورهای موثر برعملکرد پنل ها دارد عواملی مانند:
- توان الکتروپمپ
- ولتاژ نامی الکتروپمپ
- حداکثر ولتاژ مجاز اینورتر
- ولتاژ کاری اینورتر
- دمای پنل و محیط ( افزایش دما معمولاً باعث کاهش ولتاژ و راندمان پنل می شود)
- شدت تابش نور خورشید
- سایه زنی و گرد و غبارپنل ها (وجود سایه روی بخشی از پنل یا آلودگی باعث کاهش توان خروجی می شود).
- زاویه نصب پنل ها (زاویه نصب بهینه معمولاً برابر با عرض جغرافیایی منطقه است).
- راندمان پنل
- تلفات و افت ولتاژ در کابلها( استفاده از کابل های با قطر بیشتر می تواند تلفات را کاهش دهد).
به منظور سهولت در انجام محاسبات از اعمال شرایط محیطی صرف نظر کرده و صرفا ضریب 1.5 برابری را برای انجام محاسبات اعمال می کنیم.
برای درک بهتر، توضیحات به همراه مثال زیر آورده شده است:
مثال:
الکتروپمپ 3 فاز 20 اسبی به فاصله 110 متری از اینورتر خورشیدی قرار دارد، چنانچه بخواهیم در این پروژه از پنل های 550 واتی استفاده کنیم، توان اینورتر را مشخص کنید؟ چه تعداد پنل مورد نیاز است؟ ازچه آرایه و استرینگی باید استفاده شود؟
مشخصات پنل 550 وات
Power=550w
Vmp=42v
Imp=13.11A
Voc=50v
شرایط اینورتر حداکثر ولتاژ مجاز ورودی اینورتر برابر 800 ولت، ولتاژ کاری اینورتر برابر با 530 ولت وحداکثر جریان ورودی مجاز برابر 50 آمپر می باشد.
برای محاسبه توان و تعداد پنل ابتدا باید توان اینورتر را محاسبه نمود.
15 (KW) = 20hp × 0.75
به دلیل اینکه طول کابل پمپ بیشتر از 50 متر است اینورتر با توان 18.5 کیلووات را انتخاب می کنیم.
برای محاسبه توان مورد نیاز برای پنل ها باید توان الکتروپمپ را در 1.5 ضرب می کنیم.
22.5 (KW) = 15KW × 1.5
برای بدست آوردن تعداد پنل ها ، باید توان بدست آمده را تقسیم برتوان پنل کنیم
41⋍40.9=22500/550
تعداد پنل ها تقریبا برابر با 41 عدد بدست می آید.
حال به بررسی نحوه آرایش آرایه و استرینگ پنل ها می پردازیم:
با یک محاسبه سر انگشتی می توان فهمید که 41 عدد پنل را نمی توان در یک استرینگ قرار داد بخاطر اینکه ولتاژ بدست آمده ،بسیار بالا از حداکثر ولتاژ مجاز 800 ولتی می باشد.
1722 (V) = 42V × 41
بررسی می کنیم آرایه با 2 استرینگ می پردازیم
تعداد پنل برای آرایه با 2 استرینگ
21⋍20.5=41/2
882 (V) = 42V × 21
ولتاژ بدست آمده 882 ولت می باشد که بیشتر از حداکثر ولتاژ مجاز می باشد، پس ولتاژ را برای آرایه با 3 استرینگ بررسی می کنیم.
تعداد پنل برای آرایه با 3 استرینگ
14⋍13.66=41/3
588 (V) = 42V × 14
ولتاژ بدست آمده 588 ولت می باشد که کمتر از حداکثر ولتاژ مجاز می باشد وبیشتراز ولتاژ کاری 530 ولت می باشد حال ولتاژ مدار باز را برای 14 عدد پنل حساب می کنیم.
700 (V) = 50V × 14
ولتاژ مدار باز هم برای 14 عدد پنل برابر با 700 ولت می باشد که کمتر از 800 ولت می باشد.
سپس به حداکثر جریان ورودی اینورتر می پردازیم.
33.39 (A) = 13.11A × 3
حداکثر جریان تولیدی توسط پنل برابر 39.33 می باشد که از 50 آمپر کمتر می باشد و مناسب است.
بنابراین برای پمپ آب خورشیدی با توان 20 اسب ،آرایه 3 استرینگی با تعداد هر استرینگ 14 تایی مناسب می باشد.
جمع بندی نهایی درباره انتخاب تعداد و توان پنل های خورشیدی
انتخاب تعداد و توان پنل های خورشیدی برای یک اینورتر پمپ آب خورشیدی نیازمند بررسی دقیق توان پمپ، ساعات کارکرد، میزان تابش خورشید و راندمان تجهیزات است. استفاده از روش های محاسباتی ذکر شده در این مقاله می تواند به طراحی بهینه سیستم و کاهش هزینه ها کمک کند. در نهایت، نصب صحیح و نگهداری مناسب پنل ها می تواند عملکرد سیستم را بهبود ببخشد و بهره وری آن را افزایش دهد.
