Lietuvių

Sužinokite, kaip suprojektuoti patikimą autonominę elektros sistemą, apimančią saulės, vėjo, hidroenergiją, akumuliatorius, inverterius ir apkrovos valdymą įvairiose pasaulio vietose.

Autonominės elektros sistemos projektavimas: išsamus pasaulinis vadovas

Kelionė link energetinės nepriklausomybės su autonomine elektros sistema gali būti ir įgalinanti, ir sudėtinga. Šis išsamus vadovas pateikia detalų planą, kaip suprojektuoti tvirtą ir patikimą autonominę elektros sistemą, tinkančią įvairioms pasaulio vietoms ir pritaikymams. Nesvarbu, ar maitinate nuošalią trobelę Kanados tyruose, tvarų ūkį Kosta Rikoje, ar mokslinių tyrimų postą Australijos dykumoje, autonominės sistemos projektavimo pagrindų supratimas yra labai svarbus.

Jūsų energijos poreikių supratimas

Pirmasis ir svarbiausias žingsnis yra tiksliai įvertinti savo energijos poreikius. Tai apima išsamią visų elektros prietaisų, kuriuos ketinate maitinti, analizę. Pervertinus ar nepakankamai įvertinus savo poreikius, gali kilti neefektyvumas, didesnės išlaidos ir sistemos gedimai.

1. Apkrovos auditas: jūsų prietaisų ir įrenginių nustatymas

Sukurkite išsamų visų elektros prietaisų ir įrenginių, kuriuos planuojate naudoti, sąrašą. Įtraukite viską: nuo apšvietimo ir šaldytuvo iki kompiuterių, elektrinių įrankių ir pramogų sistemų. Prie kiekvieno elemento nurodykite:

Pavyzdys:

Prietaisas Galia (W) Įtampa (V) Naudojimas per parą (val.)
Šaldytuvas 150 230 24 (įsijungia ir išsijungia cikliškai)
LED apšvietimas (5 lemputės) 10 230 6
Nešiojamasis kompiuteris 60 230 4
Vandens siurblys 500 230 1

2. Paros energijos suvartojimo apskaičiavimas

Surinkę reikiamą informaciją apie kiekvieną prietaisą, apskaičiuokite paros energijos suvartojimą vathalandėmis (Wh), naudodami šią formulę:

Paros energijos suvartojimas (Wh) = Galia (W) x Naudojimas per parą (val.)

Pavyzdys:

3. Bendro paros energijos suvartojimo nustatymas

Suskaičiuokite visų prietaisų paros energijos suvartojimą, kad nustatytumėte bendrą paros energijos suvartojimą. Mūsų pavyzdyje:

Bendras paros energijos suvartojimas = 3600 Wh + 300 Wh + 240 Wh + 500 Wh = 4640 Wh

4. Inverterio efektyvumo įvertinimas

Inverteriai, kurie konvertuoja nuolatinę srovę (DC) iš akumuliatorių į kintamąją srovę (AC) jūsų prietaisams, nėra 100 % efektyvūs. Paprastai inverterių efektyvumas yra apie 85-95 %. Norėdami atsižvelgti į šiuos nuostolius, padalinkite bendrą paros energijos suvartojimą iš inverterio efektyvumo:

Koreguotas paros energijos suvartojimas (Wh) = Bendras paros energijos suvartojimas (Wh) / Inverterio efektyvumas

Darant prielaidą, kad inverterio efektyvumas yra 90 %:

Koreguotas paros energijos suvartojimas = 4640 Wh / 0,90 = 5155,56 Wh

5. Atsižvelgimas į sezoninius svyravimus

Energijos suvartojimas gali kisti priklausomai nuo sezono. Pavyzdžiui, žiemą galite naudoti daugiau apšvietimo, o vasarą – daugiau oro kondicionavimo. Apskaičiuodami savo energijos poreikius, atsižvelkite į šiuos svyravimus. Gali tekti suprojektuoti sistemą taip, kad ji atlaikytų didžiausio energijos poreikio sezoną.

Energijos šaltinio pasirinkimas

Kai aiškiai suprasite savo energijos poreikius, kitas žingsnis – pasirinkti pagrindinį energijos šaltinį savo autonominei sistemai. Dažniausiai pasirenkama saulės, vėjo, hidroenergija ir generatoriai.

1. Saulės energija

Saulės energija dažnai yra praktiškiausias ir ekonomiškiausias pasirinkimas daugeliui autonominių sistemų. Ji yra švari, patikima ir palyginti lengvai įdiegiama bei prižiūrima. Štai ką reikia apsvarstyti:

Pavyzdys: Saulės plokščių poreikio apskaičiavimas

Tarkime, jums reikia 5155,56 Wh energijos per parą, o jūsų vietovėje vidutiniškai gaunama 5 kWh/m²/parą saulės spinduliuotės. Jūs naudojate 300W saulės plokštes.

1. Nustatykite efektyvias saulės šviesos valandas: Efektyvios saulės šviesos valandos = Saulės spinduliuotė (kWh/m²/parą) = 5 valandos

2. Apskaičiuokite vienos plokštės per parą pagamintą energiją: Energija iš vienos plokštės = Plokštės galia (W) x Efektyvios saulės šviesos valandos (val.) = 300 W x 5 val. = 1500 Wh

3. Nustatykite reikiamą plokščių skaičių: Plokščių skaičius = Koreguotas paros energijos suvartojimas (Wh) / Energija iš vienos plokštės (Wh) = 5155,56 Wh / 1500 Wh = 3,44 plokštės

Kadangi negalite įdiegti dalies plokštės, jums reikėtų mažiausiai 4 saulės plokščių.

2. Vėjo energija

Vėjo energija gali būti perspektyvus pasirinkimas vietovėse, kuriose yra nuolatiniai vėjo ištekliai. Štai keletas svarbių aspektų:

3. Hidroenergija

Jei turite prieigą prie patikimo upelio ar upės, hidroenergija gali būti labai efektyvus ir nuolatinis energijos šaltinis. Tačiau hidroenergijai reikalingas kruopštus planavimas ir leidimai dėl aplinkosaugos taisyklių.

4. Generatoriai

Generatoriai gali būti naudojami kaip atsarginis energijos šaltinis, kai atsinaujinančios energijos ištekliai yra riboti, pavyzdžiui, ilgais debesuotų orų ar silpno vėjo laikotarpiais. Jie taip pat gali būti naudojami papildyti atsinaujinančius energijos šaltinius didžiausios paklausos laikotarpiais.

Akumuliatorių saugykla

Akumuliatorių saugykla yra esminė daugumos autonominių elektros sistemų dalis. Akumuliatoriai kaupia perteklinę energiją, pagamintą iš atsinaujinančių šaltinių, leidžiant ją naudoti, kai saulė nešviečia ar vėjas nepūčia. Tinkamo akumuliatoriaus tipo ir dydžio pasirinkimas yra labai svarbus sistemos našumui ir ilgaamžiškumui.

1. Akumuliatoriaus tipas

2. Akumuliatoriaus talpa

Akumuliatoriaus talpa lemia, kiek energijos galite sukaupti. Akumuliatoriaus talpa matuojama ampervalandėmis (Ah) esant tam tikrai įtampai (pvz., 12V, 24V arba 48V). Norėdami nustatyti reikiamą akumuliatoriaus talpą, apsvarstykite šiuos dalykus:

Pavyzdys: Akumuliatoriaus talpos apskaičiavimas

Jums reikia sukaupti 5155,56 Wh energijos per parą ir norite 2 autonomijos dienų. Naudojate 48V sistemą su ličio jonų akumuliatoriais, kurių DoD yra 80 %.

1. Apskaičiuokite bendrą reikalingą energijos kaupimo talpą: Bendra energijos kaupimo talpa (Wh) = Koreguotas paros energijos suvartojimas (Wh) x Autonomijos dienos = 5155,56 Wh x 2 dienos = 10311,12 Wh

2. Apskaičiuokite naudojamą energijos kaupimo talpą: Naudojama energijos kaupimo talpa (Wh) = Bendra energijos kaupimo talpa (Wh) x Iškrovos gylis = 10311,12 Wh x 0,80 = 8248,9 Wh

3. Apskaičiuokite reikiamą akumuliatoriaus talpą ampervalandėmis: Akumuliatoriaus talpa (Ah) = Naudojama energijos kaupimo talpa (Wh) / Sistemos įtampa (V) = 8248,9 Wh / 48V = 171,85 Ah

Jums reikėtų akumuliatorių banko, kurio talpa būtų mažiausiai 172 Ah esant 48V.

Inverterio pasirinkimas

Inverteris konvertuoja nuolatinę srovę (DC) iš akumuliatorių į kintamąją srovę (AC) jūsų prietaisams. Tinkamo inverterio pasirinkimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti suderinamumą ir efektyvų jūsų autonominės sistemos veikimą.

1. Inverterio dydis

Inverteris turi atlaikyti didžiausią jūsų sistemos apkrovą. Susumuokite visų prietaisų, kurie gali veikti vienu metu, galią ir pasirinkite inverterį, kurio nuolatinės galios reitingas viršija šią vertę. Taip pat svarbu atsižvelgti į inverterio viršįtampio pajėgumą, t. y. gebėjimą atlaikyti trumpalaikius galios šuolius, kuriuos sukelia tokie prietaisai kaip varikliai ir kompresoriai.

2. Inverterio tipas

3. Inverterio efektyvumas

Inverterio efektyvumas yra nuolatinės srovės galios, paverstos kintamosios srovės galia, procentinė dalis. Efektyvesni inverteriai eikvoja mažiau energijos ir gali padėti sumažinti bendrą energijos suvartojimą. Ieškokite inverterių, kurių efektyvumo reitingas yra 90 % ar didesnis.

Įkrovimo valdikliai

Įkrovimo valdikliai reguliuoja energijos srautą iš atsinaujinančio energijos šaltinio į akumuliatorius, apsaugodami juos nuo perkrovimo ir prailgindami akumuliatoriaus tarnavimo laiką. Yra du pagrindiniai įkrovimo valdiklių tipai:

1. PWM (impulsų pločio moduliacijos) įkrovimo valdikliai

PWM įkrovimo valdikliai yra pigesni, bet mažiau efektyvūs nei MPPT įkrovimo valdikliai. Jie tinka mažesnėms sistemoms, kuriose saulės plokščių įtampa yra artima akumuliatorių įtampai.

2. MPPT (maksimalios galios taško sekimo) įkrovimo valdikliai

MPPT įkrovimo valdikliai yra efektyvesni ir gali išgauti daugiau energijos iš saulės plokščių, ypač esant silpnam apšvietimui. Jie yra brangesni, bet paprastai rekomenduojami didesnėms sistemoms ir sistemoms, kuriose saulės plokščių įtampa yra žymiai didesnė nei akumuliatorių įtampa.

Laidai ir sauga

Tinkamas laidų sujungimas ir saugos praktikos yra būtinos saugiai ir patikimai autonominei elektros sistemai. Pasikonsultuokite su kvalifikuotu elektriku, kad užtikrintumėte, jog jūsų sistema yra įdiegta teisingai ir atitinka visus taikomus elektros kodeksus.

Apkrovos valdymas ir energijos taupymas

Net ir turint gerai suprojektuotą autonominę elektros sistemą, svarbu praktikuoti apkrovos valdymą ir energijos taupymą, kad sumažintumėte energijos suvartojimą ir prailgintumėte akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

Stebėjimas ir priežiūra

Reguliarus stebėjimas ir priežiūra yra būtini norint užtikrinti ilgalaikį autonominės elektros sistemos našumą ir patikimumą.

Pasauliniai aspektai

Projektuojant autonominę sistemą pasauliniam diegimui, reikia suprasti įvairius veiksnius, turinčius įtakos sistemos našumui ir ilgaamžiškumui. Štai keletas svarbių aspektų, kuriuos reikia apsvarstyti:

Aplinkos veiksniai

Aplinkos veiksniai vaidina didžiulį vaidmenį bet kurioje autonominėje elektros energijos gamybos sistemoje. Apsvarstykite šiuos dalykus:

Reguliavimo ir leidimų reikalavimai

Vietos taisyklės ir leidimų reikalavimai gali labai skirtis priklausomai nuo šalies ir net skirtingų tos pačios šalies regionų. Prieš įdiegdami savo autonominę elektros sistemą, ištirkite ir laikykitės visų taikomų taisyklių.

Socialiniai ir ekonominiai veiksniai

Socialiniai ir ekonominiai veiksniai taip pat gali daryti įtaką autonominių elektros sistemų projektavimui ir įgyvendinimui, ypač besivystančiose šalyse.

Išvada

Autonominės elektros sistemos projektavimas yra sudėtingas procesas, reikalaujantis kruopštaus planavimo, tikslių skaičiavimų ir išsamaus turimų išteklių bei technologijų supratimo. Laikydamiesi šiame vadove pateiktų žingsnių, galite sukurti patikimą ir tvarią autonominę elektros sistemą, kuri atitiktų jūsų energijos poreikius ir suteiktų jums energetinę nepriklausomybę. Nepamirškite teikti pirmenybę saugai, laikytis vietos taisyklių ir atsižvelgti į ilgalaikę savo sistemos priežiūrą bei eksploatavimą. Tinkamai suplanavus ir įgyvendinus, jūsų autonominė elektros sistema gali tiekti jums švarią, patikimą energiją daugelį metų.

Autonominės elektros sistemos projektavimas: išsamus pasaulinis vadovas | MLOG