الطاقة الشمسية

حساب نظام الطاقة الشمسية

يعد حساب نظام الطاقة الشمسية “تقدير الأحمال” من أهم الأمور التي يجب مراعاتها قبل البدء في عملية شراء وتركيب النظام الشمسي لديك، يذكر أن حساب نظام الطاقة الشمسية يحتاج إلى تطبيق بعض القوانين الرياضية والكهربائية، مثل قانون أوم والقدرة الكهربائية التي سنعمل عليها لاحقاً، وكذلك الأخذ في الاعتبار الكفاءة الكلية لنظام الطاقة الشمسية الكاملة، مع الحساب الدقيق للأحمال المطلوبة وصولاً لإنجاز نظام شمسي يلبي كافة احتياجات المنزل الأساسية.

خطوات حساب نظام الطاقة الشمسية

  • حساب قدرة الأجهزة الكهربائية المستهلكة.
  • حساب عدد البطاريات.
  • حساب عدد الألواح الشمسية.
  • حساب جهد وتيار منظم الشحن المناسب.
  • حساب قدرة الانفرتر المناسب.
  • رسم مخطط النظام الشمسي مع توضيح المواصفات.

حساب قدرة استهلاك الأجهزة الكهربائية

يمكننا حساب قيمة الاستهلاك اليومي لكل جهاز كهربائية منزلي كالتالي:

الاستهلاك اليومي للجهاز = قدرة الجهاز x العدد x عدد ساعات التشغيل

الآن سوف نطبق بالأرقام عملية الحساب بجدول أحمال كهربائية منزلية

الجهاز الكهربائيالعدداستطاعة الجهازعدد ساعات التشغيل اليوميالاستهلاك اليومي
إنارة نوع LED10108800 Wh/day
تلفاز TV1605300 Wh/day
مروحة1955475 Wh/day
كمبيوتر1806480 Wh/day
   المجموع2055 Wh/day

الآن بعد حساب الاستهلاك الكلي، نضيف نسبة بمقدار 30% إضافي لتعويض الفقد الناتج عن مكونات النظام الشمسي لتصبح أجمالي الطاقة المستهلكة لليوم الواحد

2055 x 1.3 = 2671.5Wh/day

الآن نحدد جهد النظام (فولتية البطاريات) وتكون عادة الفولتية 12V أو 24V أو 48V، أليك النظام المناسب لقدرة أحمالك المنزلية.

جهد النظام (فولتية النظام)إجمالي قدرة الأجهزة الكهربائية
12Vإذا كان 1000 واط وأقل
24Vما بين 1200 إلى 2000 واط
48Vمن 2000 إلى 3000 واط

كما نلاحظ ناتج الاستهلاك اليومي تساوي 2055 Wh/day وهي ضمن نظام 24V. الآن نحصل على التيار الكلي كالتالي:

التيار الكلي = أجمالي الطاقة المستهلكة لليوم الواحد / فولتية النظام

عمق التفريغ في البطارية
عمق التفريغ في البطارية
  • درجة حرارة الموقع المحيط للبطاريات

تؤثر العوامل الجوية المتقلبة على مدار السنة بكفاءة البطاريات، لذا وجب علينا اخذها إضافتها في الحسابات لتصميم نظام شمسي بكفاءة عالية، وبالتالي فإن سعة البطارية الجديدة:

= 111.3 ÷ 0.7 = 159 أمبير ساعة

حيث تم إيجاد 0.7 من المحنى البياني الموجود في كتالوج بطارية تروجان الأمريكية

  • تحديد عدد البطاريات

بعد حساب نسبة عمق التفريغ ودرجة الحرارة المحيط بالبطاريات يمكننا إيجاد عدد البطاريات المطلوب للنظام.

نحتاج إلى بطاريتين سعة 175 أمبير ساعة للبطارية واحدة على أن تكون الجهد 12 فولت، وبما أن النظام 24 فولت فإن البطاريتين سوف يتم توصيلهما على التوالي.

  • توصيل البطاريات
طريقة توصيل البطاريات توالي
طريقة توصيل البطاريات توالي

حساب عدد الألواح الشمسية

في البداية لا بد من معرفة معدل الإشعاع الشمسي لبلدك، قد تختلف القيمة من منطقة لأخرى، لنفرض أن قيمة المعدل 5 ساعات، بعد معرفة قيمة المعدل يمكننا تحديد الاستطاعة المطلوبة من الألواح الشمسية كالتالي:

الاستطاعة المطلوبة من الألواح الشمسية = استطاعة الأجهزة الاجمالية بعد تعويض الفقد ÷ معدل الإشعاع الشمسية

نختار لوح شمسي نوع بولي باستطاعة 250 واط من شركة “Canadian Solar”

عدد الألواح المطلوب للنظام = استطاعة الألواح الكلية ÷ قدرة اللوح الواحد

لأن النظام 24V وجهد اللوح 30.1V، ونوع المنظم المراد تركيبه MPPT، يمكننا وضع 4 ألواح كل اثنين توالي للحصول على جهد 60.2V، ثم توصل اللوحين المتوالية مع اللوحين المتوالية الأخرى على التوازي. والفائدة هو اننا قمنا بتقليل مساحة مقطع الأسلاك، وأن منظم ال MPPT يقوم بتحويل الجهد الزائد لتيار دون أضاعتها.

توصيل الألواح الشمسية
توصيل الألواح الشمسية

حساب جهد وتيار منظم الشحن المناسب

  • جهد المنظم المطلوب للنظام 24V.
  • تيار المنظم = تيار القصر للوح الواحد x عدد الألواح x معامل أمان

= 8.87 x 4 x 1.25 = 44.35A

إذن أقرب تيار شحن مناسب هو 24V وبتيار 50A، ونوعه MPPT.

منظم الشحن المطلوب بفولتية 24 وتيار 50A
منظم الشحن المطلوب بفولتية 24 وتيار 50A

حساب قدرة الانفرتر المناسب

حساب قدرة الانفرتر بناءً على مجموع قدرة الأجهزة الكهربائية المنزلية كالتالي:

مجموع قدرة الأجهزة الكلية = إنارة + تلفاز + مروحة + كمبيوتر

= (10×10) + 60 + 95 + 80 = 335W

بإضافة معامل أمان بنسبة 30%

= 335 x 1.3 = 435W

أقرب قدرة انفرتر 500W بشرط أن يكون جهد الدخل للانفرتر 24V وجهد الخرج متوافق مع الجهد التشغيلي للأجهزة الكهربائية، ويفضل أن يكون ذات موجة خرج نقية (Pure sine wave).

شكل الانفرتر
شكل الانفرتر

رسم مخطط النظام الشمسي مع توضيح المواصفات

مخطط النظام الشمسي مع توضيح المواصفات والأحمال
مخطط النظام الشمسي مع توضيح المواصفات والأحمال

مكونات النظام الشمسي المطلوب

ألواح شمسية4 ألواح 250W
بطاريات مخصص للنظام الشمسيبطاريتين سعة الواحد 175Ah/ 12V
منظم شحن24V / 50A
انفرتر500W / 24V

نتمنى أن يكون الجميع قد استفاد من هذا المقال المدعم بمنحنيات وصور المكونات المطلوبة وطريقة توصيل البطاريات، كما يمكنك قراءة موضوع خطوات حساب نظام الطاقة الشمسية الملم بتفاصيل أكثر حول كيفية حساب وتحجيم النظام الشمسي.

ولا ننسى دائماً لمن يريد الخبرة في النظام الشمسي مراجعة كتالوجات الشركة المصنعة وذلك لتصميم النظام الشمسي على أكمل وجه.

المراجع:

Solartechnology

فريق التحرير

فريق تحرير موقع فولتيات يضم عدة متخصصين في مجال الكهرباء على قدر من الكفاءة ويحملون شهادات علمية وخبرات عملية في المجال، وجدنا هنا لخدمتكم في أول موقع عربي متخصص في مجال الكهرباء بكافة فروعها وتطبيقاتها.

مقالات ذات صلة

‫25 تعليقات

  1. بارك الله فيكم
    كيف تم حساب قدرة the inverter
    طريقة ربط البطاريات توالي وتوازي.
    طريقة ربط الخلايا.

    1. أهلاً بك أخ جمعه، نتشرف بك في موقع فولتيات ونأمل أن تنال المعلومات المتوفرة على اعجابك.
      كيف تم حساب قدرة the inverter
      يتم حسابه بناءً على قدرة الأحمال الكلية التي تغذي من الانفرتر.

      طريقة ربط البطاريات توالي وتوازي.
      توصل هذه الطريقة عند وجود بطاريتين بحيث توصل الطرف الموجب لأحد البطاريتين مع الطرف السالب للبطارية الأخرى، أما الأطراف المتبقية للبطاريتين (الطرف الموجب والطرف السالب) توصل بالمكان المخصص له في الانفرتر. ،ونفس الشيء يتكرر مع طريقة توصيل الخلايا.
      وسنقوم بعمل مقالات مفصلة عن هذه المعلومات لاحقاً.

      1. السلام عليكم.. الرجاء الإجابة
        لدي هذا المنظم (GK) 3kva 3000w solar inverter 24v 230vac + 80A MPPT وهو يعمل في النهار بدون بطاريات فقط بالاعتماد على الالواح الشمسية..
        سؤالي لدي بطاريتين سعة ١٠٠ مربوطتان لتكونا ٢٤ فولت على حسب نظام المنظم..
        كم لوح شمسي أحتاج لو اشتريت الواح حجم ٢٥٠ أو أعلى.. الرجاء الاجابة.. شكرا لكم

        1. عدد الألواح المطلوب لكل النظام 12 لوح 250W، كيف عرفنا ذلك قسم 3000 واط وهي قدرة النظام على 250W تخرج لنا النتيجة 12 لوح، وهي طريقة مختصرة.
          أما أذا أردت عدد الألواح المطلوب لشحن البطاريات فقط عليك معرفة معدل الاشعاع الشمسي لبلدك وتقدر بالمتوسط ب 6.3 كالتالي:
          قدرة البطاريات = الأمبير * الفولت = 100A * 24V = 2400W واط في الساعة
          بحساب القدرة بمعدل الاشعاع الشمسي = 2400W / 6.3 = 381 واط في الساعة
          بإضافة 30% بسبب الكفاءة والفقد= 381 * 1.3 = 494 واط في الساعة
          مع فرض أن قدرة اللوح الذي تريده 250W
          عدد الألواح المطلوب لشحن البطاريات خلال 6 ساعات في وضع النهار= 494W / 250W = 1.9 لوح
          (أي تحتاج للوحين 250W لشحن البطاريتين).

          طريقة التوصيل
          قم بتوصيل كل لوحين على توالي للحصول على جهد أعلى من جهد النظام وهو 24 ثم اللوحين المتوالية توصل على التوازي مع لوحين متوالية أخرى لزيادة التيار، وتأكد من أن جهد وتيار الألواح الكلي متناسق مع أقصى قيمة جهد للمنظم وعلى أن لا يزيد تيار الألواح الكلي عن 80 أمبير وهي أقصى تيار للمنظم.

          1. السلام عليكم
            شكرا جزيلا لمجهودكم
            ماهو عدد الالواح واستطاعة الانفيرتر الازم اللازمة لتشغيل غطاس مياه بشكل مباشر (بدون بطاريات) لمدة ست ساعات في النهار.؟ علما ان استطاعة الغطاس ٢ حصان

          1. لا… الانفرتر يتم اختياره بناء على قدرة الاحمال الكلية مع إضافة نسبة 30% كعامل أمان. اما بخصوص انفرتر بقدرة 2000w الذي قمت بتقدريها،وتركيبها على ارض الواقع فهذا نوعه انفرتر مدمج اي يعمل عملتين وهما تنظيم تيارالشحن لشحن البطاريات وتقدر ب20 أمبير في الساعة وكذلك تحويل باقي التيار لتيار متردد لتشغيل أحمال تقدر بحسب قدرة الأحمال وهي 400 واط كحد أقصى.

  2. اخي يعطيكن العافية .
    اتمنى منكم مراجعة الحسابات والارقام ..
    اخطاء كثيرة ..

    1. أهلاً وسهلاً بك أخ رأفت، بالنسبة لمسألة الأخطاء الكثيرة ضمن الحسابات المدرجة فيرجى التوضيح؟
      نحن نتأكد من كل معلومة قبل نشرها ويقوم على النشر أكثر من شخص متخصص في المجال خبرة علمية وعملية.
      نرحب بأي انتقاد وتصحيح لأي معلومة ونشكرك على التعليق والمشاركة الطيبة.

  3. السلام عليكم.. الرجاء الإجابة
    لدي هذا المنظم (GK) 3kva 3000w solar inverter 24v 230vac + 80A MPPT وهو يعمل في النهار بدون بطاريات فقط بالاعتماد على الالواح الشمسية..
    سؤالي لدي بطاريتين سعة ١٠٠ مربوطتان لتكونا ٢٤ فولت على حسب نظام المنظم..
    كم لوح شمسي أحتاج لو اشتريت الواح حجم ٢٥٠ أو أعلى.. الرجاء الاجابة.. شكرا لكم

    1. عذراً على التأخير بالرد، بخصوص سؤالك حول.. كم لوح شمسي أحتاج؟

      إذا أردت عدد الألواح المطلوب لشحن البطاريات فقط عليك معرفة معدل الاشعاع الشمسي لبلدك وتقدر بالمتوسط ب 6.3 كالتالي:
      قدرة البطاريات = الأمبير * الفولت = 100A * 24V = 2400W واط في الساعة
      بحساب القدرة بمعدل الاشعاع الشمسي = 2400W / 6.3 = 381 واط في الساعة
      بإضافة 30% بسبب الكفاءة والفقد= 381 * 1.3 = 494 واط في الساعة
      مع فرض أن قدرة اللوح الذي تريده 250W
      عدد الألواح المطلوب لشحن البطاريات خلال 6 ساعات في وضع النهار= 494W / 250W = 1.9 لوح
      (أي تحتاج للوحين 250W لشحن البطاريتين).

  4. اريد تركيب منظومه طاقه شمسيه تتناسب مع استهلاكي اليومي مع العلم انو استهلاكي اليومي من 6ك واط الى 8ك واط في ايام الصيف احيانا استهلك يوميا 12ك واط اي نظام يلزمني 12او 24v وكم عدد الالوح الشمسيه وما هو نوع الانفيرتر ونظامه وقدرته وكم عدد البطاريات ونوعها. اريد من المتخصصين في هاذا المجال الرد على رسالتي وشكرا جزيلا لكم

    1. أهلاً بك Mion في موقع فولتيات
      نعم يمكنك تركيب لوح شمسي 250W بنظام 12V بشرط أن يكون نوع منظم الشحن MPPT حتى يستغل كامل إنتاجية اللوح الشمسي.

  5. شكرا لجهودكم معلومات قيمه وعمليه احترامي وتقديري للفريق كاملا

    1. العفو د. مصطفى، العفو لا شكر على واجب، الشكر الجزيل لك على هذا التعليق المميز الذي نعتبره وسام فخر لنا، والتحية موصولة لك من فريق العمل.

  6. السلام عليكم أخواني الكرام جزاكم الله كل خير
    لدي سؤال :
    كيف تم تحديد أمبير البطارية (٢٧٨.٢٥) قبل تقسيمه على ٠.٧

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى