Come dimensionare un sistema di energia solare off-grid per la casa

Investire in un sistema solare è una soluzione intelligente per i proprietari di case a lungo termine, in particolare negli ambienti attuali in cui la crisi energetica si verifica in molti luoghi.Il pannello solare può funzionare per più di 30 anni e anche le batterie al litio stanno diventando più durature con lo sviluppo della tecnologia.

Di seguito sono riportati i passaggi fondamentali da seguire per dimensionare un sistema solare ideale per la tua casa.

 

Passaggio 1: determina il consumo energetico totale della tua casa

Devi conoscere la potenza totale utilizzata dai tuoi elettrodomestici.Questo viene misurato in unità di kilowatt/ora al giorno o al mese.Diciamo che l'intera attrezzatura della tua casa consuma 1000 watt di potenza e funziona 10 ore al giorno:

1000w * 10h = 10kwh al giorno.

La potenza nominale di ciascun elettrodomestico può essere trovata sul manuale o sui loro siti web.Per essere precisi, potresti chiedere al personale tecnico di misurarli con strumenti professionali come un metro.

Potrebbe verificarsi una perdita di potenza dall'inverter oppure il sistema è in modalità stand-by.Aggiungi un consumo energetico extra del 5% – 10% in base al tuo budget.Questo verrà preso in considerazione quando si dimensionano le batterie.È fondamentale acquistare un inverter di qualità.(Scopri di più sui nostri inverter rigorosamente testati)

 

 

Fase 2: valutazione del sito

Ora devi avere un'idea generale di quanta energia solare puoi ottenere in media ogni giorno, così saprai quanti pannelli solari dovrai installare per soddisfare il tuo fabbisogno energetico giornaliero.

Le informazioni sull'energia solare possono essere raccolte da una mappa delle ore solari del tuo paese.La mappatura delle risorse della radiazione solare può essere trovata su https://globalsolaratlas.info/map?c=-10.660608,-4.042969,2

Ora, prendiamoDamasco, Siriacome esempio.

Usiamo 4 ore solari medie per il nostro esempio mentre leggiamo dalla mappa.

I pannelli solari sono progettati per essere installati in pieno sole.L'ombra avrà un impatto sulle prestazioni.Anche l'ombra parziale su un pannello avrà un grande impatto.Ispeziona il sito per assicurarti che il tuo pannello solare sarà esposto al pieno sole durante le ore di punta del sole giornaliero.Tieni presente che l'angolazione del sole cambierà durante tutto l'anno.

Ci sono alcune altre considerazioni che devi ricordare.Possiamo parlarne durante tutto il processo.

 

 

Passaggio 3: calcolare la dimensione del banco batterie

Ormai disponiamo delle informazioni di base per dimensionare l'array di batterie.Dopo aver dimensionato il banco batterie, possiamo determinare quanti pannelli solari sono necessari per mantenerlo carico.

Per prima cosa controlliamo l’efficienza degli inverter solari.Solitamente gli inverter sono dotati di regolatore di carica MPPT integrato con efficienza superiore al 98%.(Controlla i nostri inverter solari).

Ma è comunque ragionevole considerare una compensazione dell’inefficienza del 5% quando si effettua il dimensionamento.

Nel nostro esempio di 10KWh/giorno basato su batterie al litio,

10 KWh x 1,05 compensazione di efficienza = 10,5 KWh

Questa è la quantità di energia prelevata dalla batteria per far funzionare il carico attraverso l'inverter.

Poiché la temperatura di funzionamento ideale della batteria al litio è compresa tra 0a 0~40, sebbene la sua temperatura di lavoro sia compresa tra -20~60.

Le batterie perdono capacità quando le temperature scendono e possiamo utilizzare la seguente tabella per aumentare la capacità della batteria, in base alla temperatura prevista della batteria:

Per il nostro esempio, aggiungeremo un moltiplicatore 1,59 alle dimensioni del nostro banco di batterie per compensare una temperatura della batteria di 20°F in inverno:

10,5 KWh x 1,59 = 16,7 KWh

Un'altra considerazione è che durante la carica e la scarica delle batterie si verifica una perdita di energia e, per prolungare la durata delle batterie, non è consigliabile scaricarle completamente.(Di solito manteniamo la DOD superiore all'80% ( DOD = profondità di scarica ).

Quindi otteniamo la capacità minima di accumulo di energia: 16,7 KWh * 1,2 = 20 KWh

Questo vale per un solo giorno di autonomia, quindi bisogna poi moltiplicarlo per il numero di giorni di autonomia richiesti.Per 2 giorni di autonomia, sarebbe:

20Kwh x 2 giorni = 40KWh di accumulo energetico

Per convertire i wattora in ampere, dividere per la tensione della batteria del sistema.Nel nostro esempio:

40Kwh ÷ 24v = banco batterie 24V da 1667Ah

40Kwh ÷ 48v = banco batterie 48V da 833 Ah

 

Quando si dimensiona un banco di batterie, considerare sempre la profondità di scarica o la quantità di capacità scaricata dalla batteria.Dimensionare una batteria al piombo per una profondità di scarica massima del 50% ne prolungherà la durata.Le batterie al litio non sono così influenzate dalle scariche profonde e in genere possono gestire scariche più profonde senza influire sostanzialmente sulla durata della batteria.

Capacità minima totale richiesta della batteria: 2,52 kilowattora

Tieni presente che questa è la quantità minima di capacità della batteria necessaria e l'aumento delle dimensioni della batteria può rendere il sistema più affidabile, soprattutto in aree soggette a tempo nuvoloso prolungato.

 

 

Passaggio 4: scopri quanti pannelli solari ti servono

Ora che abbiamo determinato la capacità della batteria, possiamo dimensionare il sistema di ricarica.Normalmente utilizziamo pannelli solari, ma una combinazione di energia eolica e solare potrebbe avere senso per aree con una buona risorsa eolica o per sistemi che richiedono maggiore autonomia.Il sistema di ricarica deve produrre abbastanza energia per sostituire completamente l’energia prelevata dalla batteria, tenendo conto di tutte le perdite di efficienza.

Nel nostro esempio, basato su 4 ore di sole e 40 Wh al giorno di fabbisogno energetico:

40 KWh / 4 ore = dimensioni del pannello solare da 10 kilo Watt

Tuttavia, nel nostro mondo reale abbiamo bisogno di altre perdite causate da inefficienze, come la caduta di tensione, che generalmente sono stimate intorno al 10%:

10Kw÷0,9 = 11,1 KW taglia minima del campo fotovoltaico

Si noti che questa è la dimensione minima per l'array fotovoltaico.Un array più grande renderà il sistema più affidabile, soprattutto se non sono disponibili altre fonti di energia di riserva, come un generatore.

Questi calcoli presuppongono inoltre che il pannello solare riceva luce solare diretta senza ostacoli dalle 8:00 alle 16:00 durante tutte le stagioni.Se tutto o parte del campo solare è ombreggiato durante il giorno, è necessario apportare modifiche alle dimensioni del campo fotovoltaico.

È necessario affrontare un’altra considerazione: le batterie al piombo devono essere caricate completamente su base regolare.Richiedono un minimo di circa 10 A di corrente di carica per 100 A ora di capacità della batteria per una durata ottimale della batteria.Se le batterie al piombo non vengono ricaricate regolarmente, probabilmente si guastano, solitamente entro il primo anno di funzionamento.

La cor ).

Fare riferimento alle specifiche della batteria e al manuale dell'utente per verificare le linee guida di ricarica minima e massima.Il mancato rispetto di queste linee guida in genere invalida la garanzia della batteria e rischia un guasto prematuro della batteria.

Con tutte queste informazioni, otterrai un elenco delle seguenti configurazioni.

Pannello solare: Watt11,1KW20 pezzi di pannelli solari da 550 W

25 pannelli solari da 450 W

Batteria40KWh

1700 Ah a 24 V

900 Ah a 48 V

 

Per quanto riguarda l'inverter, viene selezionato in base alla potenza totale dei carichi che dovresti far funzionare.In questo caso, un elettrodomestico da 1000 W, un inverter solare da 1,5 kW sarebbero sufficienti, ma nella vita reale, le persone hanno bisogno di utilizzare più carichi contemporaneamente per diversi periodi di tempo al giorno, si consiglia di acquistare un impianto solare da 3,5 kW o 5,5 kW. inverter.

 

Queste informazioni servono come guida generale e sono molti i fattori che possono influenzare le dimensioni del sistema.

 

Se l’apparecchiatura è critica e si trova in una posizione remota, vale la pena investire in un sistema sovradimensionato perché il costo della manutenzione può rapidamente superare il prezzo di qualche pannello solare o batteria extra.D'altra parte, per alcune applicazioni, potresti essere in grado di iniziare in piccolo ed espandere in seguito a seconda delle prestazioni.La dimensione del sistema sarà in definitiva determinata dal consumo energetico, dall'ubicazione del sito e anche dalle aspettative di prestazione in base ai giorni di autonomia.

 

Se hai bisogno di aiuto con questo processo, non esitare a contattarci e possiamo progettare un sistema per le tue esigenze in base alla posizione e ai requisiti energetici.

 

 


Orario di pubblicazione: 10 gennaio 2022