Eesti

Õppige, kuidas projekteerida usaldusväärset võrguvälist elektrisüsteemi, mis hõlmab päikese-, tuule- ja hüdroenergiat, akusid, invertereid ja koormuse juhtimist erinevates maailma paikades.

Võrguvälise elektrisüsteemi projekteerimine: põhjalik ülemaailmne juhend

Energiasõltumatuse poole püüdlemine võrguvälise elektrisüsteemi abil võib olla nii võimestav kui ka keeruline. See põhjalik juhend pakub detailset tegevuskava vastupidava ja usaldusväärse võrguvälise elektrisüsteemi projekteerimiseks, mis sobib erinevatesse asukohtadesse ja rakendustesse üle maailma. Olenemata sellest, kas toidate elektriga kauget onni Kanada metsikus looduses, säästvat talu Costa Ricas või uurimisjaama Austraalia sisemaal, on võrguvälise süsteemi projekteerimise aluste mõistmine ülioluline.

Oma energiavajaduste mõistmine

Esimene ja kõige olulisem samm on oma energiavajaduste täpne hindamine. See hõlmab kõigi elektriliste koormuste üksikasjalikku analüüsi, mida kavatsete toita. Vajaduste üle- või alahindamine võib põhjustada ebaefektiivsust, suuremaid kulusid ja süsteemi rikkeid.

1. Koormuse audit: seadmete ja tarvikute tuvastamine

Koostage põhjalik nimekiri kõigist elektriseadmetest ja tarvikutest, mida plaanite kasutada. Lisage sinna kõik alates valgustusest ja külmkapist kuni arvutite, elektritööriistade ja meelelahutussüsteemideni. Märkige iga eseme kohta järgmine teave:

Näide:

Seade Võimsus (W) Pinge (V) Igapäevane kasutus (tundi)
Külmik 150 230 24 (Lülitub sisse ja välja)
LED-valgustus (5 pirni) 10 230 6
Sülearvuti 60 230 4
Veepump 500 230 1

2. Igapäevase energiatarbimise arvutamine

Kui olete iga seadme kohta vajaliku teabe kogunud, arvutage igapäevane energiatarbimine vatt-tundides (Wh), kasutades järgmist valemit:

Igapäevane energiatarbimine (Wh) = Võimsus (W) x Igapäevane kasutus (tundi)

Näide:

3. Kogu igapäevase energiatarbimise kindlaksmääramine

Liitke kõigi seadmete igapäevane energiatarbimine, et määrata kindlaks oma kogu igapäevane energiatarbimine. Meie näites:

Kogu igapäevane energiatarbimine = 3600 Wh + 300 Wh + 240 Wh + 500 Wh = 4640 Wh

4. Inverteri kasuteguriga arvestamine

Inverterid, mis muundavad akude alalisvoolu (DC) teie seadmete jaoks vahelduvvooluks (AC), ei ole 100% tõhusad. Tavaliselt on inverterite kasutegur umbes 85-95%. Selle kao arvessevõtmiseks jagage oma kogu igapäevane energiatarbimine inverteri kasuteguriga:

Korrigeeritud igapäevane energiatarbimine (Wh) = Kogu igapäevane energiatarbimine (Wh) / Inverteri kasutegur

Eeldades inverteri kasuteguriks 90%:

Korrigeeritud igapäevane energiatarbimine = 4640 Wh / 0.90 = 5155.56 Wh

5. Hooajaliste erinevustega arvestamine

Energiatarbimine võib varieeruda sõltuvalt aastaajast. Näiteks võite talvel kasutada rohkem valgustust või suvel rohkem kliimaseadet. Arvestage nende erinevustega oma energiavajaduste arvutamisel. Võimalik, et peate oma süsteemi projekteerima nii, et see tuleks toime kõrgeima energiatarbimisega hooajal.

Oma energiaallika valimine

Kui teil on oma energiavajadustest selge ülevaade, on järgmine samm valida oma võrguvälise süsteemi peamine energiaallikas. Kõige tavalisemad valikud on päike, tuul, vesi ja generaatorid.

1. Päikeseenergia

Päikeseenergia on paljudes võrguvälistes rakendustes sageli kõige praktilisem ja kulutõhusam variant. See on puhas, usaldusväärne ning suhteliselt lihtne paigaldada ja hooldada. Siin on, mida peate kaaluma:

Näide: Päikesepaneelide vajaduse arvutamine

Oletame, et vajate 5155.56 Wh energiat päevas ja teie asukoht saab keskmiselt 5 kWh/m²/päevas päikesekiirgust. Kasutate 300 W päikesepaneele.

1. Määrake efektiivsete päikesetundide arv: Efektiivsed päikesetunnid = Päikesekiirguse intensiivsus (kWh/m²/päevas) = 5 tundi

2. Arvutage ühe paneeli poolt päevas toodetud energia: Energia paneeli kohta = Paneeli võimsus (W) x Efektiivsed päikesetunnid (tundi) = 300 W x 5 tundi = 1500 Wh

3. Määrake vajalike paneelide arv: Paneelide arv = Korrigeeritud igapäevane energiatarbimine (Wh) / Energia paneeli kohta (Wh) = 5155.56 Wh / 1500 Wh = 3.44 paneeli

Kuna te ei saa paigaldada paneeli murdosa, vajaksite vähemalt 4 päikesepaneeli.

2. Tuuleenergia

Tuuleenergia võib olla elujõuline variant piirkondades, kus on püsivad tuuleolud. Siin on mõned peamised kaalutlused:

3. Hüdroenergia

Kui teil on juurdepääs usaldusväärsele ojale või jõele, võib hüdroenergia olla väga tõhus ja püsiv energiaallikas. Hüdroenergia nõuab aga keskkonnaalaste eeskirjade tõttu hoolikat planeerimist ja lubade hankimist.

4. Generaatorid

Generaatorid võivad toimida varutoiteallikana aegadel, mil taastuvenergiaallikad on piiratud, näiteks pikkade pilviste ilmade või madala tuule korral. Neid saab kasutada ka taastuvenergiaallikate täiendamiseks tippnõudluse perioodidel.

Akusalvestus

Akusalvestus on enamiku võrguväliste elektrisüsteemide oluline komponent. Akud salvestavad taastuvenergiaallikate toodetud liigse energia, võimaldades teil seda kasutada siis, kui päike ei paista või tuul ei puhu. Õige akutüübi ja suuruse valimine on süsteemi jõudluse ja pikaealisuse jaoks ülioluline.

1. Aku tüüp

2. Aku mahtuvus

Aku mahtuvus määrab, kui palju energiat saate salvestada. Aku mahtuvust mõõdetakse ampertundides (Ah) kindla pinge juures (nt 12V, 24V või 48V). Vajaliku aku mahtuvuse määramiseks arvestage järgmisega:

Näide: Aku mahtuvuse arvutamine

Peate salvestama 5155.56 Wh energiat päevas ja soovite 2 päeva autonoomiat. Kasutate 48V süsteemi liitiumioonakudega, mille DoD on 80%.

1. Arvutage vajalik kogu energiasalvestus: Kogu energiasalvestus (Wh) = Korrigeeritud igapäevane energiatarbimine (Wh) x Autonoomia päevad = 5155.56 Wh x 2 päeva = 10311.12 Wh

2. Arvutage kasutatav energiasalvestus: Kasutatav energiasalvestus (Wh) = Kogu energiasalvestus (Wh) x Tühjendussügavus = 10311.12 Wh x 0.80 = 8248.9 Wh

3. Arvutage vajalik aku mahtuvus ampertundides: Aku mahtuvus (Ah) = Kasutatav energiasalvestus (Wh) / Süsteemi pinge (V) = 8248.9 Wh / 48V = 171.85 Ah

Vajaksite akupanka, mille mahtuvus on vähemalt 172 Ah pingel 48V.

Inverteri valik

Inverter muundab akude alalisvoolu (DC) teie seadmete jaoks vahelduvvooluks (AC). Õige inverteri valimine on teie võrguvälise süsteemi ühilduvuse ja tõhusa töö tagamiseks ülioluline.

1. Inverteri suurus

Inverter peab suutma toime tulla teie süsteemi tippkoormusega. Liitke kokku kõigi seadmete võimsus, mis võivad samaaegselt töötada, ja valige inverter, mille pidev võimsus ületab seda väärtust. Samuti on oluline arvestada inverteri hetkevõimsusega, mis on võime tulla toime lühiajaliste võimsuspiikidega seadmetest nagu mootorid ja kompressorid.

2. Inverteri tüüp

3. Inverteri kasutegur

Inverteri kasutegur on protsent alalisvoolust, mis muundatakse vahelduvvooluks. Kõrgema kasuteguriga inverterid raiskavad vähem energiat ja aitavad vähendada teie üldist energiatarbimist. Otsige invertereid, mille kasutegur on 90% või kõrgem.

Laadimiskontrollerid

Laadimiskontrollerid reguleerivad energiavoogu taastuvenergiaallikast akudesse, vältides ülelaadimist ja pikendades akude eluiga. On kaks peamist tüüpi laadimiskontrollereid:

1. PWM (Pulse Width Modulation) laadimiskontrollerid

PWM laadimiskontrollerid on odavamad, kuid vähem tõhusad kui MPPT laadimiskontrollerid. Need sobivad väiksematele süsteemidele, kus päikesepaneelide pinge on lähedal akude pingele.

2. MPPT (Maximum Power Point Tracking) laadimiskontrollerid

MPPT laadimiskontrollerid on tõhusamad ja suudavad päikesepaneelidest rohkem energiat ammutada, eriti vähese valguse tingimustes. Need on kallimad, kuid on üldiselt soovitatavad suurematele süsteemidele ja süsteemidele, kus päikesepaneelide pinge on oluliselt kõrgem kui akude pinge.

Juhtmestik ja ohutus

Nõuetekohane juhtmestik ja ohutuspraktikad on ohutu ja usaldusväärse võrguvälise elektrisüsteemi jaoks hädavajalikud. Konsulteerige kvalifitseeritud elektrikuga, et tagada teie süsteemi õige paigaldamine ja vastavus kõigile kehtivatele elektrinormidele.

Koormuse juhtimine ja energiasääst

Isegi hästi projekteeritud võrguvälise elektrisüsteemi puhul on oluline praktiseerida koormuse juhtimist ja energiasäästu, et minimeerida energiatarbimist ja pikendada akude eluiga.

Järelevalve ja hooldus

Regulaarne järelevalve ja hooldus on teie võrguvälise elektrisüsteemi pikaajalise jõudluse ja usaldusväärsuse tagamiseks hädavajalikud.

Ülemaailmsed kaalutlused

Võrguvälise süsteemi projekteerimine ülemaailmseks kasutuselevõtuks nõuab mitmesuguste tegurite mõistmist, mis mõjutavad seadistuse jõudlust ja pikaealisust. Siin on mõned peamised aspektid, mida kaaluda:

Keskkonnategurid

Keskkonnategurid mängivad igas võrguvälises elektritootmissüsteemis tohutut rolli. Kaaluge järgmist:

Regulatiivsed ja loadega seotud nõuded

Kohalikud eeskirjad ja loadega seotud nõuded võivad riigiti ja isegi sama riigi eri piirkondades oluliselt erineda. Uurige ja järgige kõiki kohaldatavaid eeskirju enne oma võrguvälise elektrisüsteemi paigaldamist.

Sotsiaal-majanduslikud tegurid

Sotsiaal-majanduslikud tegurid võivad samuti mõjutada võrguväliste elektrisüsteemide projekteerimist ja rakendamist, eriti arengumaades.

Kokkuvõte

Võrguvälise elektrisüsteemi projekteerimine on keeruline ettevõtmine, mis nõuab hoolikat planeerimist, täpseid arvutusi ning olemasolevate ressursside ja tehnoloogiate põhjalikku mõistmist. Järgides selles juhendis toodud samme, saate luua usaldusväärse ja säästva võrguvälise elektrisüsteemi, mis vastab teie energiavajadustele ja tagab teile energiasõltumatuse. Pidage meeles, et esmatähtis on ohutus, järgige kohalikke eeskirju ning arvestage oma süsteemi pikaajalise hoolduse ja tööga. Nõuetekohase planeerimise ja teostusega võib teie võrguväline elektrisüsteem pakkuda teile puhast ja usaldusväärset energiat aastateks.