[Solar power system] Thiết kế mẫu hệ thống pin mặt trời

Bài viết liên quan

Thiết kế mẫu

Tính hệ solar cho 1 hộ dân vùng sâu có yêu cầu sử dụng như sau:
- 1 bóng đèn 18 Watt sử dụng từ 6-10 giờ tối.
- 1 quạt máy 60 Watt mỗi ngày sử dụng khoảng 2 giờ.
- 1 tủ lạnh 75 Watt chạy liên tục
Hệ thống sẽ được cung cấp bởi các tấm PV module 12 Vdc, 110 Wp. 

1. Tính toán nhu cầu tiêu thụ điện năng và số tấm pin mặt trời (PV panel)
- Xác định tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày
Total appliance use = (18 W x 4 giờ) + (60 W x 2 giờ) + (75 W x 12 giờ) = 1,092 Wh/day
(tủ lạnh tự động ngắt khi đủ lạnh nên xem như chạy 12 giờ nghỉ 12 giờ)

- Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải mỗi ngày.
Do tổn hao trong hệ thống, số Watt-hour của tấm pin trời cung cấp phải cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải, người ta thường nhân thêm với hệ số tiêu hao là 1.3 (the energy lost in the system).
Số Watt-hour các tấm pin mặt trời (PV modules) = 1.3 x tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng.

Total PV panels energy needed = 1,092 x 1.3 = 1,419.6 Wh/day.
- Tính pin mặt trời (PV panel)
Tra cứu hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời (panel generation factor), giả sử tại địa điểm lắp đặt = 4.58 ta có:

Tổng Wp của PV panel = 1,419.6 / 4.58 = 310Wp
Chọn loại PV panel có thông số 110Wp thì số PV cần dùng là 310 / 110 =2.82 module, tức là cần 3 tấm


2. Tính toán Battery
Ta có công thức như bên dưới:

Tổng lượng Wh tiêu thụ mỗi ngày như ở trên tính là 1,092Wh
Điện áp danh định của battery là 12Vdc

Với 3 ngày dự phòng, dung lượng bình = 178 x 3 = 534 Ah
Như vậy chọn battery deep-cycle 12V/600Ah cho 3 ngày dự phòng.
Ta thiết kế 3 bình 12VDC/200AH nối song song


3. Tính toán solar charge controller
Thông số của pin mặt trời:
Pm = 110 Wp, Vpm = 16.7 Vdc, Ipm = 6.6 A, Voc = 20.7 A, Isc = 7.5 A
Thiết kế hệ acquy là 12VDC,

Solar charge controller rating = tổng dòng ngắn mạch của các tấm PV x hệ số an toàn

                                                = Số tấm pin x (Isc) x 1.3 = 3x7.5x1.3=29.25 A

Ba tấm pin mặt trời được ghép nối tiếp nên
Vpm của các tấm pin mặt trời là Vpm = 16.7 x 3 = 50.1 VDC
Voc của các tấm pin mặt trời là Voc = 20.7 x 3 = 62.1 V
Vì vậy ta cần chọn bộ solar charge controller có thông số định mức dòng 30A ở điện áp12V hoặc cao hơn và có dải MPPT chứa Vpm=50.1 và Voc max lớn hơn 62.1=Voc hệ thống.

4. Tính inverter

Biến tần cần được sử dụng trong hệ thống điện cần có đầu ra là nguồn điện xoay chiều AC. Các chỉ số đầu vào của biến tần không bao giờ nên thấp hơn tổng watt của thiết bị. Biến tần phải có cùng điện áp danh nghĩa gống như của battery.

Đối với các hệ thống độc lập (stand-alone systems), biến tần phải đủ lớn để xử lý tổng số lượng Watts bạn sẽ sử dụng cùng một lúc. Kích thước biến tần phải lớn hơn 25-30% so với tổng số Watts của thiết bị. Trong trường hợp loại thiết bị là động cơ hoặc máy nén thì kích thước biến tần phải tối thiểu gấp 3 lần công suất của các thiết bị đó và phải được thêm vào công suất biến tần để xử lý dòng điện trong khi khởi động.

Đối với hệ thống kết nối lưới điện, chỉ số đầu vào của biến tần phải giống như của các PV panel để cho phép vận hành an toàn và hiệu quả.

Tổng công suất sử dụng = 18 + 60 + 75 = 153 W
Công suất inverter = 153 x 125% =191.25W
Chọn inverter 200W trở lên. Điện áp vào danh định inverter = 12VDC

Chia sẻ bài viết