نظام Off-grid خطوة بخطوة

 :: شرح مبسط  , خطوة بخطوة  

مفهوم النظام الذاتي ::

نظام قائم على تزويد الأحمال بالطلب المختلف على الطاقة بحيث تقوم بتلبية مطالب الاحمال بمختلف أنواعها نهارا

و تتصرف البطارية وكأنها خلية كهروضوئية خلال الليل فتكون مشحونة نهاراً وتقوم بعملية تلبية الطلب ليلاً

نظرة عامة على مكونات النظام ::

بنك البطاريات :  هو شريان الحياة للنظام الكهروضوئي وهو من يزيد من قابليتها للاستخدام فبدونه يكون 

النظام غير قابل على تلبية مطالب الحمل خارج فترة النهار 

Battery Bank

 منظم الشحن :: هو المسؤول بمفرده عن حسن سير البطارية بحيث أنه من خلاله يتم التحكم

 ((    Load Demand && PV Supply    )) اعتمادا على الفارق بين

Charge controller CC 

 وهو المسؤول عن تحويل الطاقة وتزويد الأحمال بالطاقة المطلوبة

{ dc الى ac العاكس :: { يقوم بالتحويل 

 inverter 

المخطط التصميمي ::

سيتم شرح الآلية بمثال تصميمي (عام +بسيط) >>اليكم المثال 

Sizing & Designing  <|>ما يهمنا بالتصميم

 و   المكونات المتاحة  load demand    بناء على

في النظام الذاتي سيتم اعتماد ال ( مخطط أعلاه ) وهو يعد أبسطهم في التعامل التصميمي
آلية ‫#‏البدء‬ بالتصميم |>
••  يسار > يمين ) المخطط ; الموضح باللون الأسود
••أو ( يمين > يسار ) المخطط ; الموضح باللون الـأحمر

في هذا السؤال سيتم اعتماد الموضح باللون الأسود

::الخطوات 

 الخطوة الأولى ::

(( ‪#‎LOAD_demand‬ && ‪#‎DAYS_autonomy‬ )) |> 
• الهدف :: 
حساب الطاقة الكلية المغذية للأحمال لمدة يومين 

 تفاصيل الاحمال |>

 

 معطيات الاحمال |>
ما يهمنا حساب الطاقة الكلية المغذية للاحمال .
Total Power and energy وذلك بائن من خلال العلاقة الرياضية المرفقة >>

 

نتائج الحسابات التصميمية للخطوة الاولى ..
بذلك تم معرفة مقدار الطاقة الكلية المغذية من النظام لكافة الاحمال المرفقة ..
(power consumption demands & total Watt-hours per day for each appliance used) |>

::الخطوة الثانية  

 ((‪#‎accounting_Losses‬)) |>
• الهدف ::
حساب الحد الأدنى للبور المتوقع من الألواح انها تغذي فيها النظام

 تقدير الحد الأدنى التي ممكن أن يعطيها النظام وذلك من خلال حساب الخسائر المختلفة في النظام معتمدين على كفاءة كل مكون للنظام |>
( minimum power that PV expected to be deliver)

 كما نرى أنه في المرحلة الاولى تم حساب مقدار الطاقة الكلية التي نغذي بها كل من مختلف أنواع الأحمال
المطلوب :: في هذه المرحلة حساب الحد الادنى من البور المتوقع انه النظام يعطيها , وذلك سيتم من خلال الاخذ بعين الاعتبار ل ( كفاءة كل مكون معطى )
ملاحظة ::   لو اعطيت معاملات الحماية لتم الاخذ بعين الاعتبار لها  |>

 

 سيتم ذلك بخطوتين ::

 :: وذلك بعمل تحويل لاحتياجات الطاقة الى مدخلات للانفيرتر بحيث أن ..

1)) transpose

أ) dc load energy ستبقى كما هي ولن تتؤثر بوجود الانفيرتر
ب) ac load energy ستتغير بناء على حاجة هذه النوعية من الاحمال لوجود الانفيرتر لذلك للحصول على المدخل المكافئ لها يتم بالقسمة على قيمة كفاءة الانفيرتر  

2)) transpose

:: وذلك بعمل تحويل لمدخلات الانفيرتر الى المكافئ لها ” ك

 minimum output power of pv”
وذلك بالقسمة على ( قيمة كفاءة الاجهزة المارة خلالها ان كان منظم الشحن والكوابل 

 

 الخطوة الثالثة ::

(( ‪#‎Equivalent_Sun_Hour‬)) 
• الهدف :: 
معرفة PSH خلال اليوم بالعادة تكون معطاة  

PSH :: هو متوسط الاشعاع الشمسي خلال اليوم الذي تتمتع به المنطقة التي تم اختيارها .

 

بشكل مبسط اكثر ..

 

في المثال معطى PSH = ~ 4.5 ( للهند ع. سبيل المثال )
بالتالي فنحن غير مضطرين لاجراء الحسابات التصميمة ومعرفة
هذه القيمة .

 

الخطوة الرابعة ::

(( ‪#‎PV_Array‬))
• الهدف ::
إيجاد عدد ألواح ال PV وكيفية توصيلهم في النظام . 

سيتم تفصيل >>
كيفية ايجاد عدد ألواح ال PV التي يتطلبها النظام لتغطية طلب الاحمال المقررة وآلية توصيلهم .

في السؤال تم ايضاح ال electrical parameters لل “اللوح ” 
** فيما بعد سيتم تفصيل آلية انتقاء ” الألواح ” 
اذن لمعرفة اعداد الالواح يتم ذلك ع. النحو التالي :: 
1) تقدير الحد الادنى من البور الذي تحتاجه ال pv لتغطية الطلب للنظام 
minimum pv power required==total wp of modules needed
== rated pv power required in the system 
وذلك بقسمة مقدار الطاقة الكلية التي تعطيها ال pv ” تم حسابها بالخطوة 2 ” / PSH 

2 ) حساب عدد الألواح ويتم من خلال قسمة القدرة الكلية المتوقع
ان تعطيها ال pv ” تم حسابها بالخطوة 2″ / القدرة المقرر اعطاءها ” وهي معطاة بمواصفات ال panel ” .

 

آلية الشرح المسبق ” رياضيا ” >>
* بذلك تم ايجاد عدد الالواح .. ولابد ان يكون عدد صحيح ” بلا شك ” فيتم التقريب بذلك نجد Actual requirement .

 

آلية معرفة التوصيل لل pv :: بإحدى الطريقتين >>
1) اما من خلال إيجاد Imax & Vmax ومقارنتها مع معطيات
Imax & Vmax ال CC يعني عمل MATCHING
( وذلك سيتم ايضاحه بهذا السؤال ) .

2) أو من خلال الربط المنطقي ل 
system voltage of each module && nominal batt. voltage 
وبالتالي معرفة الية الربط مباشرة 

الخطوة الخامسة ::

(( ‪#‎CC‬))
• الهدف ::
عمل designing & sizing لل CC ومعرفة نوع التوصيلة لل PV . 

من خلال >>
عمل MATCHING بين معطيات ال CC ومقارنتها مع معطيات ال PV .

 

كما نرى أن معطيات ال PV تم ايجادها وهي التي يعتمد ال CC اعتماد كلي عليها وبناء عليها يتم اختيار ال CC الموجود في الأسواق
(طبعا ذلك يتم بعد عمل المقارنة وهي موضحة بالصورة التالية ) >

 

انتباه لوضعية المقارنة > بحيث ان ال القيمة الاقل من CC هي القيمة التي تعتمد أي >>
Vmax.cc > Vmax.pv لذلك تعتمد توصيلة series + ويتم البحث عن CC موافق ل قيمة Vmax.pv .
السبب في ذلك >>
تم توضيح ذلك سابقا وسيتم توضيحه ببوست منفرد لكن ( بنظرة عامة)
CC مسؤول عن التحكم بشحن البطارية وتفريغها وذلك بناء على PV supply & Load demandلذلك إحدى قيم ال PV يجب ان تكون اقل من ال CC لتتم عملية التوافق .

الرابط يحوي ع. صورة موضحة تفاصيل ماذُكِرَ سابقاً

 cc/designing

الخطوة السادسة::

(( ‪#‎Battery_Bank‬))
• الهدف ::
عمل sizing لل Battery Bank ومعرفة كيفية الترابط ” التوزيع ” . 

designing 4 Battery Bank ::
الاهداف المترتب علينا فهمها بهذه المرحلة ::
1) كم عدد البطاريات التي يجب ان تكون في البنك ؟
2) كيف ينبغي أن تكون مترابطة ؟ 

لابد من معرفة في البداية :
minimum capacity of the battery bank 
بحيث ان حجم البطارية يتاثر بعدد ايام ( العمل الذاتي) + ضياعات النظام … ” سيتم التطرق لذلك بالتفصيل “

* وكما نرى أن هذه المواصفات تكون معطاة للبنك البطاريات المراد انتقاؤه وذلك بناء ع. معايير وسنتطرق اليه لاحقا ..

 

minimum capacity of the battery bank 
حسابها رياضيا <<

 

اذن بعد حساب 
*الحد الادنى للسعة الامبيرية Ah لبنك البطاريات التي ستزود بها النظام 
* سيتم معرفة اعداد البطاريات اللازمة مع طريقة توزيعها ..
وذلك موضح بالشكل .. 

**عدد البطاريات الموصولين ع. التوالي بناء على قيم الفولتية 

operational voltage / batt. voltage

 
**عدد البطاريات الموصولين ع. التوازي بناء على السعة الامبيرية

CBmin / CB rated

**عدد البطاريات الكلية 
عدد البطاريات الموصولين ع. التوالي* عدد البطاريات الموصولين ع. التوازي

 

•• الخطوة السابعة والأخيرة
(( ‪#‎inverter_sizing‬))
• الهدف ::
عمل sizing لل عاكس .

اذن المطلوب حساب 
minimum nominal power rating للعاكس 
وذلك من خلال طريقتين ::
1• transpose :: 
total power damand for ac loads / inverter efficiency 

2• هي عبارة عن القدرة الكلية التي تم حسابها في الخطوة الاولى 
total watts of all appliance for ac loads 

** انتباه لنوعية الاحمال التي تؤخذ بهذا الحالة بعين الاعتبار 
وسيتم ايضا توضيح ذلك عند التحدث عن العاكس بوضع مستقل. 

*الشكل يبين المواصفات التصميمية المعطاة للعاكس .

 

sizing of inverter رياضيا >>

بعد ما تم حسابه المفروض ان يتم انتقاء عاكس ب 222 واط او اكبر بنسبة 25_30 % 

هناك آليــات عديدة لتصميم الأنظمة الشمسية لكن تعد هذه الطريقة من أبسطها وتعطي الدقة المطلوبة 

أعتذر على الإطـــالة , آملة بذلك أن أكون وُفّقت بالطرحْ ~

للمزيـــــــد ..# 

https://www.facebook.com/groups/1418854828326091/

المصدر

http://www.eletorial.com/%D8%AE%D8%B7%D9%88%D8%A9-%D8%A8%D8%AE%D8%B7%D9%88%D8%A9-%D8%AA%D8%B5%D9%85%D9%8A%D9%85-%D9%86%D8%B8%D8%A7%D9%85-grid/