Nghiên cứu Khoa học

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SOLAR PANNEL CHO VƯỜN RAU

  • 17/09/2023
  • Nghiên cứu Khoa học

1.     Tính tổng lượng tiêu thụ điện của các thiết bị mà solar phải cung cấp:

Tính tổng số Watt-hour sử dụng mỗi ngày của từng thiết bị. Cộng tất cả lại chúng ta có tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng mỗi ngày. 

Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời 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.

Thiết bị

Số lượng

Watt(W)

raspberry

1

1,5W

Cảm biến(mưa,độ ẩm đất)

3

0,5Wx3=1,5W

Máy bơm

1

1,4W

Đèn

2

0,72W

Quạt

1

0,9w

Động cơ mái che

1

1,4W

Cảm biến ánh sáng

1

0,5W

Cảm biến nhiệt độ

1

0,5W

 

 

 

 

Vì thời gian sử dụng của máy bơm và động cơ mái che sử dụng chỉ cài lần trong ngày và mỗi lần chỉ 1 phút.

Nên theo số liệu thực tế hệ thống vào ban ngày sẽ chạy khi không sử dụng đèn thì chỉ từ 7W trong một ngày:

Khi về chiều gần tối hoặc trời âm u, khi đó ánh sáng giảm nhưng vì với mục đích cung cấp ánh sáng tốt nhất cho cây thì chúng ta sẽ sử dụng thêm đèn từ khoảng thời gian từ 17h-19h cho đến khi trời tối: 0,72Wx2x2=2,88W.

Số Watt-hour các tấm pin mặt trời (PV modules) = 1.3 x tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng=1,3 x =9,256

 

2.     Tính toán kích cở tấm pin mặt trời cần sử dụng

Để tính toán kích cở các tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính Watt-peak (Wp) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin mặt trời tạo ra lại tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng trên thế giới.  Cùng 1 tấm pin mặt trời nhưng đặt ở nơi này thì mức độ hấp thu năng lượng sẽ khác với khi đặt nó nơi khác. Để thiết kế chính xác, người ta phải khảo sát từng vùng và đưa ra một hệ số gọi là "panel generation factor", tạm dịch là hệ số phát điện của pin mặt trời. Hệ số "panel generation factor" này là tích số của hiệu suất hấp thu (collection efficiency) và độ bức xạ năng lượng mặt trời (solar radiation) trong các tháng ít nắng của vùng, đơn vị tính của nó là  (kWh/m2/ngày).

Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4.58 kWh/m2/ngày cho nên lấy tổng số Watt-hour các tấm pin mặt trời chia cho 4.58 ta sẽ có tổng số Wp của tấm pin mặt trời.

Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thông số Wp của nó, lấy tổng số Wp cần có của tấm pin mặt trời chia cho thông số Wp của nó ta sẽ có được số lượng tấm pin mặt trời cần dùng.

Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng tấm pin mặt trời cần dùng. Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi thọ của battery sẽ cao hơn. Nếu có ít pin mặt trời, hệ thống sẽ thiếu điện trong những ngày râm mát, rút cạn kiệt battery và như vậy sẽ làm battery giảm tuổi thọ. Nếu thiết kế nhiều pin mặt trời thì làm giá thành hệ thống cao, vượt quá ngân sách cho phép, đôi khi không cần thiết. Thiết kế bao nhiêu pin mặt trời lại còn tùy thuộc vào độ dự phòng của hệ thống. Thí dụ một hệ solar có độ dự phòng 4 ngày, ( gọi là autonomy day, là những ngày không có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện), thì bắt buộc lượng battery phải tăng hơn và kéo theo phải tăng số lượng pin mặt trời. Rồi vấn đề sử dụng pin loại nào là tối ưu, là thích hợp vì mỗi vùng địa lý đều có thời tiết khác nhau. Tất cả đòi hỏi thiết kế phải do các chuyên gia có kinh nghiệm thiết kế nhiều năm cho các hệ solar trong vùng. 

3.     Tính toán bộ inverter:

Đối với hệ solar stand-alone, bộ inverter phải đủ lớn để có thể đáp ứng được khi tất cả tải đều bật lên, như vậy nó phải có công suất bằng 125% công suất tải. Nếu tải là motor thì phải tính toán thêm công suất để đáp ứng thời gian khởi động của motor.

Chọn inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh định của battery. Đối với hệ solar kết nối vào lưới điện, ta không cần battery, điện áp vào danh định của inverter phải phù hợp với điện áp danh của hệ pin mặt trời.

4.     Tính toán battery:

Battery dùng cho hệ solar là loại deep-cycle. Loại này cho phép xả đến mức bình rất thấp và cho phép nạp đầy nhanh. Loại này có khả năng nạp xả rất nhiều lần, khá bền và tuổi thọ cao.

Số lượng battery cần dùng cho hệ solar là số lượng battery đủ cung cấp điện cho những ngày dự phòng (autonomy day) khi các tấm pin mặt trời không sản sinh ra điện được.  Ta tính dung lượng battery như  sau:

Hiệu suất của battery chỉ khoảng 85% cho nên chia số Wh của tải tiêu thụ với 0.85 ta có Wh của battery.

Với mức deep of discharge DOD (mức xả sâu) là 0.6, ta chia số Wh của battery cho 0.6 sẽ có dung lượng battery.

Dung lượng battey (Ah) =   6,12 Ah

Kết quả trên cho ta biết dung lượng battery tối thiểu cho hệ solar không có dự phòng.  Khi hệ solar có số ngày dự phòng (autonomy day) ta phải nhân dung lượng battery cho số autonomy-day để có số lượng battery cần cho hệ thống.

Dung lượng battery (Ah) = 6,12 x 1= 6,12 Ah

Các tin khác

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC DUY TÂN

Phòng 503 - K7/25 Quang Trung, Tp Đà Nẵng

(0236) 3827111(Ext 503)

Copyright © 2024 Đại học Duy Tân