మీ స్వంత చిన్న ఆఫ్-గ్రిడ్ వ్యవస్థకు తగిన కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఎలా లెక్కించాలి?

పబ్లిక్ గ్రిడ్‌పై ఆధారపడటం నుండి బయటపడటానికి పర్వత క్యాబిన్, ఫిషింగ్ బోట్ లేదా RVలో మీ స్వంత సౌర విద్యుత్ వ్యవస్థను ఉపయోగించడం గురించి మీరు ఎప్పుడైనా ఆలోచించారా?

నిజానికి, ఇది ఇంజనీర్లు మాత్రమే సాధించగల విషయం కాదు. మీరు కొన్ని కీలక దశలు మరియు సూత్రాలను నేర్చుకున్నంత వరకు, మీ స్వంత చిన్న ఆఫ్-గ్రిడ్ ఫోటోవోల్టాయిక్ వ్యవస్థకు తగిన కాన్ఫిగరేషన్‌ను లెక్కించవచ్చు.

ఆఫ్-గ్రిడ్ సౌర వ్యవస్థ అనేది పబ్లిక్ గ్రిడ్‌పై ఆధారపడని స్వతంత్ర వ్యవస్థను సూచిస్తుంది, బదులుగా విద్యుత్ అవసరాలను తీర్చడానికి ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి మరియు బ్యాటరీ నిల్వపై పూర్తిగా ఆధారపడుతుంది. ఇది మారుమూల పర్వత ప్రాంతాలు, ద్వీపాలు, పాస్టోరల్ ప్రాంతాలు, RVలు, ఫిషింగ్ బోట్లు మరియు అస్థిర గ్రిడ్ శక్తి ఉన్న ఇతర ప్రదేశాలలో ఉపయోగించడానికి అనువైనది.

క్రింద, అవసరమైన కాన్ఫిగరేషన్‌ను లెక్కించడానికి మేము మీకు నాలుగు దశల ద్వారా మార్గనిర్దేశం చేస్తాము.

దశ 1: ఫోటోవోల్టాయిక్ మాడ్యూల్ శక్తిని నిర్ణయించండి

మీ వ్యవస్థ ఎంత విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయగలదో ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌ల (సోలార్ ప్యానెల్‌లు) శక్తి నిర్ణయిస్తుంది.

ప్రధాన గణన విధానం: ముందుగా రోజువారీ విద్యుత్ డిమాండ్‌ను నిర్ణయించండి, ఆపై దానిని స్థానిక వాతావరణ పరిస్థితులతో (ముఖ్యంగా సూర్యరశ్మి వ్యవధి) కలిపి ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌ల మొత్తం శక్తిని నిర్ణయించండి.

ఫార్ములా:

మాడ్యూల్ పవర్ = (రోజువారీ విద్యుత్ డిమాండ్ × నిరంతర మేఘావృతమైన రోజు మిగులు కారకం) ÷ (స్థానిక సగటు సూర్యరశ్మి గంటలు × వ్యవస్థ సామర్థ్యం)

* రోజువారీ విద్యుత్ వినియోగం: అన్ని పరికరాల రేట్ చేయబడిన శక్తిని వాటి వినియోగ సమయంతో గుణించడం ద్వారా దీనిని లెక్కించవచ్చు.

ఉదాహరణకు, LED లైట్లు 10W × 5 గంటలు = 50Wh, రిఫ్రిజిరేటర్ 60W × 24 గంటలు = 1440Wh.

* నిరంతర మేఘావృతమైన రోజు మిగులు కారకం: వరుస మేఘావృతమైన రోజులలో తగినంత విద్యుత్ ఉత్పత్తిని లెక్కించడానికి, ఈ కారకం సాధారణంగా 1.1 మరియు 1.3 మధ్య సెట్ చేయబడుతుంది.

* స్థానిక సగటు రోజువారీ సూర్యరశ్మి గంటలు: స్థానిక వాతావరణ డేటా నుండి దీనిని పొందవచ్చు. ఉదాహరణకు, బీజింగ్‌లో రోజుకు సగటున 4 గంటలు సూర్యరశ్మి ఉంటుంది, హైనాన్‌లో 5 గంటలకు పైగా సూర్యరశ్మి ఉండవచ్చు.

* సిస్టమ్ సామర్థ్యం: ఇది కేబుల్ నష్టాలు, కంట్రోలర్ సామర్థ్యం, ఇన్వర్టర్ నష్టాలు మొదలైన వాటికి కారణమవుతుంది మరియు సాధారణంగా 0.75 మరియు 0.8 మధ్య సెట్ చేయబడుతుంది.

ఉదాహరణకి:

మీ రోజువారీ విద్యుత్ వినియోగం 3,000 Wh అని ఊహిస్తే, స్థానిక సగటు రోజువారీ సూర్యరశ్మి గంటలు 4.5 గంటలు, వ్యవస్థ సామర్థ్యం 0.78 మరియు నిరంతర వర్షపు రోజుల గుణకం 1.2:

మాడ్యూల్ పవర్ = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

దీని అర్థం మీరు నాలుగు 1 W మాడ్యూల్స్ వంటి సుమారు 250 kW మొత్తం శక్తితో ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌లను ఇన్‌స్టాల్ చేయాలి.

దశ 2: ఆఫ్-గ్రిడ్ ఇన్వర్టర్ శక్తిని నిర్ణయించండి

ఇన్వర్టర్ ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్లు లేదా బ్యాటరీల నుండి వచ్చే డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC)ని సాధారణ గృహోపకరణాలు ఉపయోగించడానికి ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC)గా మారుస్తుంది.

దాని శక్తి మీ గరిష్ట తక్షణ విద్యుత్ డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి సరిపోతుంది, ముఖ్యంగా ఇండక్టివ్ లోడ్‌ల (మోటార్-ఆధారిత పరికరాలు) ఇన్‌రష్ కరెంట్‌ను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే.

ఫార్ములా:

ఇన్వర్టర్ పవర్ = (మొత్తం రెసిస్టివ్ లోడ్ పవర్ + మొత్తం ఇండక్టివ్ లోడ్ పవర్ × 5) × మార్జిన్ ఫ్యాక్టర్ ÷ పవర్ ఫ్యాక్టర్

* రెసిస్టివ్ లోడ్లు: లైట్ బల్బులు, ఎలక్ట్రిక్ కెటిల్స్ మరియు ఓవెన్లు వంటి రెసిస్టివ్ పరికరాలు.

* ఇండక్టివ్ లోడ్లు: రిఫ్రిజిరేటర్లు, వాటర్ పంపులు, ఎయిర్ కండిషనర్లు మొదలైన మోటార్లు లేదా కంప్రెసర్లతో కూడిన పరికరాలు. స్టార్టప్ సమయంలో తక్షణ శక్తి రేట్ చేయబడిన శక్తికి 5–7 రెట్లు ఉండవచ్చు.

* భద్రతా కారకం: మార్జిన్‌ను నిర్ధారించడానికి సాధారణంగా 1.2–1.5 వద్ద సెట్ చేయబడుతుంది.

* పవర్ ఫ్యాక్టర్: సాధారణంగా 0.8–0.9 వద్ద సెట్ చేయబడుతుంది.

ఉదాహరణ:

మీకు 200W లైట్ ఫిక్చర్ (రెసిస్టివ్ లోడ్), 100W రిఫ్రిజిరేటర్ (ఇండక్టివ్ లోడ్), 1.3 మార్జిన్ ఫ్యాక్టర్ మరియు 0.85 పవర్ ఫ్యాక్టర్ ఉన్నాయని అనుకుందాం:

ఇన్వర్టర్ పవర్ = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (200 + 500) × 1.3 ÷ 0.85

≈ 700 × 1.3 ÷ 0.85

≈ 1070 W

మీకు కనీసం 1.1 kW సామర్థ్యం కలిగిన ఇన్వర్టర్ అవసరం, మరియు ఎక్కువ స్థిరత్వం కోసం 1.5 kW మోడల్‌ను ఎంచుకోవాలని సిఫార్సు చేయబడింది.

దశ 3: బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించండి

బ్యాటరీ అనేది ఆఫ్-గ్రిడ్ వ్యవస్థ యొక్క "విద్యుత్ నిల్వ", మరియు రాత్రిపూట లేదా మేఘావృతమైన రోజులలో ఉపయోగించే విద్యుత్తు ప్రధానంగా దాని నుండే వస్తుంది. మీకు నిరంతర విద్యుత్ సరఫరా అవసరమయ్యే రోజులు మరియు రోజువారీ విద్యుత్ వినియోగంపై సామర్థ్యం ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఫార్ములా:

బ్యాటరీ సామర్థ్యం (Ah) = (రోజువారీ విద్యుత్ వినియోగం × మేఘావృతమైన రోజులలో విద్యుత్ సరఫరా రోజుల సంఖ్య) ÷ (డిశ్చార్జ్ లోతు × ఛార్జ్/డిశ్చార్జ్ సామర్థ్యం × బ్యాటరీ ప్యాక్ వోల్టేజ్)

* డిశ్చార్జ్ డెప్త్ (DOD): లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల కోసం, 0.5–0.6 DOD సిఫార్సు చేయబడింది; లిథియం బ్యాటరీల కోసం, 0.8–0.9 DOD ఆమోదయోగ్యమైనది.

* ఛార్జ్/డిశ్చార్జ్ సామర్థ్యం: సాధారణంగా 0.85–0.9 వద్ద సెట్ చేయబడుతుంది.

* బ్యాటరీ బ్యాంక్ వోల్టేజ్: సాధారణ వోల్టేజీలలో 12V, 24V మరియు 48V ఉన్నాయి; అధిక విద్యుత్ అవసరాలకు అధిక వోల్టేజీలు సిఫార్సు చేయబడతాయి.

ఉదాహరణ:

మీరు ప్రతిరోజూ 3000Wh విద్యుత్తును ఉపయోగిస్తున్నారని మరియు 2V లిథియం బ్యాటరీని ఉపయోగించి 48 రోజులు మేఘావృతమైన వాతావరణం కోసం విద్యుత్తును పొందాలనుకుంటే (DOD=0.9, సామర్థ్యం=0.9):

బ్యాటరీ సామర్థ్యం = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ 6000 ÷ 38.88

≈ 154 ఆహ్

మీకు 48V 154Ah (సుమారు 7.4kWh) బ్యాటరీ ప్యాక్ అవసరం.

దశ 4: కంట్రోలర్ స్పెసిఫికేషన్లను నిర్ణయించండి

ఫోటోవోల్టాయిక్ కంట్రోలర్ ఫోటోవోల్టాయిక్ మాడ్యూల్స్ నుండి బ్యాటరీ వరకు ఛార్జింగ్ ప్రక్రియను నియంత్రిస్తుంది.

దీని స్పెసిఫికేషన్లు ప్రధానంగా గరిష్ట ఇన్‌పుట్ కరెంట్‌పై ఆధారపడి ఉంటాయి, దీనిని కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:

ఫార్ములా:

కంట్రోలర్ ఇన్‌పుట్ కరెంట్ = ఫోటోవోల్టాయిక్ మాడ్యూళ్ల గరిష్ట శక్తి ÷ బ్యాటరీ ప్యాక్ వోల్టేజ్

ఉదాహరణకు, మీ ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌ల మొత్తం శక్తి 1000W మరియు బ్యాటరీ ప్యాక్ వోల్టేజ్ 48V అయితే:

కంట్రోలర్ ఇన్‌పుట్ కరెంట్ = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

అందువల్ల, మీరు 21A కంటే ఎక్కువ ఇన్‌పుట్ కరెంట్ ఉన్న కంట్రోలర్‌ను ఎంచుకోవాలి, సాధారణంగా MPPT రకం (అధిక సామర్థ్యం, మేఘావృతమైన రోజులలో మరింత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది).

ప్రాక్టికల్ చిట్కాలు

1. మార్జిన్‌ను అనుమతించండి: పరికరాల జీవితకాలం మరియు కార్యాచరణ స్థిరత్వం తగిన రిడెండెన్సీ డిజైన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది; పారామితులను చాలా కఠినంగా పరిష్కరించవద్దు.
2. MPPT, PWM కంటే మెరుగైనది: MPPT కంట్రోలర్లు కొంచెం ఖరీదైనవి అయినప్పటికీ, అవి అధిక విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి, ముఖ్యంగా అస్థిర లైటింగ్ పరిస్థితులలో.
3. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వండి: అవి కాంపాక్ట్, తేలికైనవి మరియు లోతైన ఉత్సర్గ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, దీర్ఘకాలిక ఖర్చు ఆదాను అందిస్తాయి.
4. భవిష్యత్ విస్తరణకు ప్రణాళిక: భవిష్యత్తులో మరిన్ని ఉపకరణాలను జోడించాలని మీరు భావిస్తే, ఫోటోవోల్టాయిక్ వ్యవస్థ మరియు బ్యాటరీలు రెండింటికీ తగినంత ఇంటర్‌ఫేస్ సామర్థ్యాన్ని నిర్ధారించుకోండి.

ఒక చిన్న ఆఫ్-గ్రిడ్ ఫోటోవోల్టాయిక్ వ్యవస్థను రూపొందించడంలో ప్రధాన అంశం ఏమిటంటే, "కొన్ని ప్యానెల్లు మరియు బ్యాటరీలను కొనుగోలు చేయడం" మరియు దానిని ఒక రోజు అని పిలవడం కంటే వాస్తవ అవసరాల ఆధారంగా కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఖచ్చితంగా లెక్కించడం.

ఈ 4 సూత్రాలపై పట్టు సాధించండి:

1. ఫోటోవోల్టాయిక్ మాడ్యూల్ పవర్ ఫార్ములా
2. ఇన్వర్టర్ పవర్ ఫార్ములా
3. బ్యాటరీ సామర్థ్య సూత్రం
4. కంట్రోలర్ ఇన్‌పుట్ కరెంట్ ఫార్ములా

అప్పుడు మీరు తగినంత మరియు స్థిరంగా ఉండే చిన్న ఆఫ్-గ్రిడ్ వ్యవస్థ కోసం కాన్ఫిగరేషన్‌ను లెక్కించవచ్చు.

మొదటిసారి డిజైన్ చేస్తున్నప్పుడు, ఫార్ములా ఫలితాల ఆధారంగా మీరు అదనంగా 10%–20% మార్జిన్‌ను జోడించవచ్చు, ఇది వాతావరణ మార్పులు మరియు పరికరాల విస్తరణను నిర్వహించడంలో మరింత సౌలభ్యాన్ని అనుమతిస్తుంది.