Kuidas töötab päikesevalgustuse energiakalkulaator
Kuidas töötab päikesevalgustuse energiakalkulaator
Iga konsultatsioon lõpeb lõpuks samade kahe küsimusega: „Kas see konfiguratsioon kestab terve öö?“ ning „Kui suur peab akku olema?“ Varem nõudis siin vastus antamiseks tunde aega – insener koostas energiabalanssi töölauarakenduses või ootas tulemusi päikeseenergiasüsteemi (PV-syst) töötamise järel, samas kui klient ootas koos temaga. Me loomsime päikesevalgustuse energiatarbimise kalkulaatori, mis vastab mõlemale küsimusele umbes viie minutiga, kasutades selleks 21-päevast simulatsiooni selle asemel, et tugineda ainult ühele päikesepaistval päevale.
Mida tööriist tegelikult teeb
Kalkulaator käivitab pideva 21-päevase laadimis- ning tühjendus-tsükli simulatsiooni. See läbib päev päevas läbi: paneelide poolt toodetud energiat salvestatakse akusse nii, et see jääks aku tühjenduspiiride (DOD – Depth of Discharge) sisse; öösel toimub energiat tühjendamine valgustusseadmesse ning jääv laadimisstaatus kantakse edasi järgmisesse hommikku. Dinamiiline algoritm jälgib, kui palju energiat tegelikult jääb pärast iga tsüklit alles – nii et pilvine teisipäev kasutab energiat, mis on kogutud päikesel esmaspäeval.
Se ongi erinevus selle ja ühepäevase prognoosi vahel. Ühepäevane arvutus näitab, kas süsteem toimib häid päevi; 21-päevane arvutus aga näitab, kas süsteem talub ka halbu olukordi – ning just see on ainus aspekt, mis on selles valdkonnas oluline.
Sisendandmed ning kust neid leida
Kõik, mida kalkulaator vajab, pärineb andmelehest või projekti joonistelt:
| Parameeter | Tüüpiline vahemik | Allikas |
|---|---|---|
| Tipppäikesetunnid | 3–5 tundi troopilistes/subtroopilistes piirkondades | Sisemine kaart – klõpsa projekti asukohal |
| Paneelide võimsus | 100–400 W | Toote andmeleht |
| Paneelide arv | 1–4 tükki | Projekti joonised |
| Patareininimetus | 12 / 24 / 48 V | Toote andmeleht |
| Patareinimahutavus | 50–300 Ah | Toote andmeleht |
| Patareien arv | 1–4 tükki | Projekti joonised |
| Patareinikulumine | 0,8–0,9 (liitiumpatareid); 0,5–0,7 (söötväätsepatareid) | Patareitüüp |
| Valgustite võimsus | 30–200 W | Toote andmeleht |
| Valgustite arv | 1–2 tükki | Projekti joonised |
| Valgustustunnid | 10–12 tundi | Kliendi nõue |
| Hämardamisrežiim | Täielik valgus varahommikul, hämardatud keskööl, täielik enne koidut | Kliendi nõue |
Kõige sagedamini väärinäitatakse päikesevalguse tundide arvu – seetõttu hankib tööriist selle andmed sisseehitatud kaardist: klõpsake oma projekti asukohale ning kohalik meteoroloogiline andmed laaditakse automaatselt. Pole vaja manuaalselt otsida ega andmeid võtta lähedalasuvast linnast.
Tulemuse taga olev matemaatika
Mudel on tahtlikult lihtne, sest lihtne mudel, mida saab kliendile selgitada, on parem kui keeruline mudel, mida ei saa selgitada.
Päevane energiatootmine = paneelide võimsus × paneelide arv × päikesevalguse tippaegi × süsteemi energiakadu. Energiakadu hõlmab kontrolleri, akude liikumist ning juhtmete kadusid; tavaliselt kasutame vahemikku 0,75–0,85, ning täpne arv sõltub teie paiga temperatuurist ning juhtmetest. Ööline energiatarbimine = valgustite võimsus × valgustite arv × valgustustunde arv, korrigeeritud vastavalt dimmeriprofiilile. Näiteks profiil, mille järgi valgustid töötavad täisvõimsusel neli tundi, 50% võimsusel kuus tundi ning jälle täisvõimsusel üks tund, tarbib palju vähem energiat kui profiil, mille järgi valgustid töötavad täisvõimsusel kogu üheteist tundi. Kasutatav akueenergia = pinge × akumulaatori maht × akumulaatorite arv × DOD (Deep Discharge, sügav tühjenemine). See on arv, mille alusel simulatsioon töötab; seetõttu vajab plii-happeakumulaator, mille DOD on 0,6, umbes kaks korda rohkem energiat kui liitiumakumulaator, mille DOD on 0,85, samade ööde autonoomia jaoks.
Miks 21 päeva?
Simulatsioonid lähtuvad tavaliselt 21-päevasest perioodist, et hinnata süsteemi toimimist erinevates olukordades. See aja pikkus on piisav, et arvestada mitmesuguseid muutujaid, nagu ilmastikutingimused, energiatarbimine ning akumulaatorite kasutus. Lisaks on 21 päeva tavaline periood ka paljude projektide jaoks, seega on see standardne valik.
Päikesesüsteemid ebaõnnestuvad mitte keskmiselt, vaid konkreetsetel juhtumitel. Kolm pilvast päeva järjest vihmasäsongil on piisav põhjus, et aku tühjeneb – üksikpäevane analüüs ei näita seda kunagi. 21-päevane periood on piisavalt pikk, et hõlmata realistlikku halvimat juhtumit enamiku kliimatiipide puhul, ning samas piisavalt lühike, et tulemused saada kohe. Kui simulatsioon lõpeb rohelisena, on süsteem selle perioodi üle elanud; kui lõpeb punasena, oled avastanud rikke enne, kui klient seda tegi.
Tulemuste lugemine
21-päevane tabel on värvikodeeritud:
- Roheline: aku jääb kogu perioodi vältel oma reservväärtusest kõrgemal – konfiguratsioon vastab valgustusnõuetele.
- Punane või hoiatus: aku tühjeneb perioodi jooksul. Parandusviis on tavaliselt üks kolmest võimalusest: rohkem paneele, suurem aku või agressiivsem hämarustusprofiil. Kalkulaator näitab, milline variant tulemust parandab.
Mida kalkulaator ei modelleeri
Ausus seoses piiride suhtes on see, mis teeb selle tööriista usaldusväärseks.
Temperatuuripõhine kapasiteedikäik: Nii akumulaatori maht kui ka paneeli väljundmuutuvad sõltuvalt temperatuurist. Simulatsioonis kasutatakse normaalseid väärtusi; külmed talved ning kuumad suved muudavad tegelikke arve. Saastumine ning varjutus: Mustunud paneel või puude lehestik on sõltuvad konkreetsest paigast ning neid ei ole arvestatud mudelis. Varjutuse mõju uurimine on eraldi teema. Akumulaatori vananemine: Akumulaatori mahtu vähenemist aja jooksul ei simuleerita; seetõttu on soovitatav planeerida akumulaatori vahetamist projekti keskperioodil. Lõplik inseneriline disain: Ametlikele esitustele valitsustele või suurtele omanikele on kalkulaatori tulemused ainult esialgne hindamine, mitte lõplik inseneriline lahendus.
Millal seda kasutada ning millal meid helistada: Kalkulaator on sobiv tööriist esialgseks kohapealseks hindamiseks, kiireks kontrollimiseks pakutud konfiguratsiooni kohta, klienditele hinnapakkumiste tegemiseks ning õpetamiseks. See ei sobi aga lõplikuks inseneriliseks disainiks – kui projekt nõuab ametlikku esitust, saatke see meie insenerimeeskonnale täielikuks professionaalseks verifitseerimiseks.
Alusta kalkulaatorist; jos konfiguratsioon vajab parandamist, aitavad akumulaatori suuruse kalkulaator ning päikeseenergia autonoomia kalkulaator selgitada, millist komponenti on vaja muuta. Täielike süsteemide jaoks, mis on valmistatud samade mudelitega, vaata meie kõikehõlmavaid päikesevalgustusseadmeid.
Mida see leht ei käsitle
See leht selgitab, kuidas energiatarbimise kalkulaator toimib ning millised on selle piirid. See ei käsitle fotomeetrilist valgustusprojekteerimist (lukstasemeid ning paigutust), konstruktsioonilist või vundamistööd ega PV-süsteemidele mõeldud meteoroloogilist modelleerimist – need on eraldi tööriistad, mis kuuluvad erinevatele valdkondadele. Valgustuspaigutuse jaoks alusta meie valgustusprojekteerimistööriista abil.