Að velja rétta stærð sólarstrengsins er afgerandi þáttur í hönnun skilvirks og öruggs sólarorkukerfis. Ofstærð eða undirstærð sólarvír getur valdið rafmagnstapi, ofhitnun eða jafnvel kerfisbilun. Rétt útreikningur á stærð sólarstrengsins tryggir að snúrurnar geti á öruggan hátt borið strauminn án of mikils spennufalls, en lágmarkar orkutap og viðhalda heildarnýtni kerfisins.
Í þessari grein munum við leiða þig í gegnum ferlið við að reikna stærð sólarstrengs, þar á meðal að skilja viðeigandi þætti eins og straumflutningsgetu, spennufall og kapalviðnám. Að auki munum við kanna hvernig á að velja rétta sólarvír byggt á þessum útreikningum og öðrum mikilvægum forsendum fyrir áreiðanlegt sólarorkukerfi.
Lykilþættir sem hafa áhrif á stærð sólarstrengs
Þegar stærð sólarstrengs er reiknuð út þarf að taka tillit til nokkurra lykilþátta:
Straumur (Amper)
Spenna (volt)
Lengd snúru
Kapalefni
Spennufall
Hitastig
Öryggismörk
Við skulum brjóta niður hvern þessara þátta og hlutverk þeirra við að ákvarða rétta sólvírstærð.
Skref 1: Ákvarða strauminn (ampara)
Straumur í sólkerfi ræðst af orkumagni sem myndast af sólarrafhlöðum og spennu kerfisins. Til dæmis, ef þú veist afl (í vöttum) og spennu (í voltum) sólarplötunnar eða kerfisins, geturðu reiknað út strauminn með því að nota lögmál Ohms:
Straumur (A)=Afl (W)/spenna (V)
Dæmi:
Gerum ráð fyrir að þú sért með sólarplötu sem framleiðir 300W afl og kerfisspennan er 24V. Hægt er að reikna strauminn sem:
Straumur=300W/24V=12.5A
Fyrir 300W, 24V sólkerfi er straumurinn sem mun flæða í gegnum kapalinn 12,5 amper. Þetta er mikilvægt skref, þar sem sólarvírinn verður að geta borið þetta magn af straumi án of mikillar upphitunar.
Skref 2: Reiknaðu spennufallið
Spennufall er sú lækkun á spennu sem verður þegar straumurinn fer í gegnum kapalinn, aðallega vegna viðnáms sólarvírsins. Of mikið spennufall getur dregið úr afköstum kerfisins með því að lækka spennuna sem nær til invertersins eða rafhlöðubankans, þannig minnkað skilvirkni og hugsanlega skaðað viðkvæma íhluti.
Algeng ráðlegging er að halda spennufallinu undir 3% til að tryggja að afköst kerfisins séu ekki í hættu. Hins vegar, í sumum stórvirkum kerfum, gæti þurft minna spennufall, svo að skilja og reikna þetta er lykilatriði.
Til að reikna út spennufall:
Spennufall (V)=2×straumur×Kaðallengd×viðnám á metra/1000
Straumur er straumurinn sem flæðir í gegnum kapalinn (í amperum).
Kapallengd er einhliða lengd vírsins í metrum.
Viðnám á metra fer eftir efni og mæli vírsins (venjulega skráð í ohmum á metra.
Dæmi:
Gerum ráð fyrir að þú sért að nota 10mm² koparsnúru, með viðnám 0,0031 ohm á metra. Ef kapallinn er 20 metrar að lengd (bæði jákvæðu og neikvæðu hlaupunum) og straumurinn er 12,5A, er hægt að reikna út spennufallið sem hér segir:
Spennufall{{0}}×12,5×20×0,0031/1000=1,55V
Í þessu tilviki er spennufallið 1,55V og ef kerfisspennan er 24V þá er spennufallið 6,5% af heildarspennunni sem er yfir æskilegum 3% þröskuldi. Í þessari atburðarás þarftu að nota stærri kapalstærð eða draga úr lengd kapalsins til að lækka spennufallið.
Skref 3: Veldu kapalstærð
Þegar þú hefur reiknað út nauðsynlegan straum og áætlað spennufallið er næsta skref að velja rétta stærð sólarstrengsins. Það eru tvö meginatriði við val á kapalstærð:
Núverandi burðargeta (Ampacity): Sólarvírinn ætti að geta þolað þann hámarksstraum sem búist er við án þess að ofhitna eða valda skemmdum á kapalnum. Til öryggis skaltu velja kapalstærð sem er metin til að bera meiri straum en hámarksálag kerfisins þíns.
Spennufall: Stærð sólarstrengsins ætti að vera valin til að lágmarka spennufallið niður fyrir3%(eða stig sem uppfyllir kerfiskröfur þínar). Stærri snúrur hafa lægri viðnám, sem dregur úr spennufalli.
Almenn þumalputtaregla fyrir stærð sólvíra byggt á straumi er sem hér segir:
2,5 mm² snúru: Hentar fyrir allt að 15A (algengt fyrir lítil kerfi).
4mm² snúru: Hentar fyrir allt að 20A.
6mm² snúru: Hentar fyrir allt að 25A.
10mm² snúru: Hentar fyrir allt að 40A.
16mm² snúru: Hentar fyrir allt að 55A.
25mm² snúru: Hentar fyrir allt að 70A.
Til dæmis, ef kerfið þitt er með 12,5A straum og snúruna er 20 metrar, gæti 4mm² eða 6mm² sólarstrengur verið nóg. Hins vegar, ef þú vilt lágmarka spennufall gætirðu valið 6mm² í stað 4mm² til að minnka spennufallið niður fyrir3%þröskuldur.
Skref 4: Gerðu grein fyrir hitastigi og öryggismörkum
Hitastig gegnir mikilvægu hlutverki við að ákvarða afkastagetu sólarstrengs. Straumburðargeta strengja minnkar almennt eftir því sem hitastig hækkar. Flestar sólarkaplar eru metnar til notkunar við 90 gráður eða 75 gráður, en í háhitaumhverfi er mikilvægt að íhuga að minnka getu kapalsins.
Dæmi:
Ef kerfið þitt starfar á stað þar sem umhverfishiti er stöðugt yfir 30 gráður gætirðu þurft að stækka stærð sólarvírsins til að vega upp á móti lægri aflmagni við hærra hitastig.
Þar að auki, til að tryggja öryggi, er góð hugmynd að hafa öryggisbil í stærðarútreikningi sólarstrengs. Venjulega er mælt með 10-20% öryggisbili. Til dæmis, ef kerfið þitt þarfnast 12,5A snúru, að velja 6mm² snúru sem er metinn fyrir 20A myndi veita öryggispúða, sem hjálpar kerfinu að starfa áreiðanlega og örugglega með tímanum.
Skref 5: Veldu rétta kapalefnið
Efni sólarstrengsins mun einnig hafa áhrif á stærðarútreikninginn. Tvö algengustu efnin sem notuð eru fyrir sólarvír eru:
Kopar: Koparkaplar eru mjög leiðandi og hafa lægri viðnám, sem þýðir að þeir geta borið meiri strauma fyrir tiltekna stærð miðað við álkapla. Koparkaplar eru dýrari en eru ákjósanlegir fyrir flestar sólarorkuuppsetningar fyrir íbúðarhúsnæði.
Ál: Álkaplar eru minna leiðandi og þurfa stærri stærðir til að þola sama magn af straumi og kopar. Þeir eru oft notaðir í stórum sólarorkuuppsetningum í atvinnuskyni þar sem kostnaður er stór þáttur.
Ef þú ert að nota álkapla þarftu að stærð upp til að taka tillit til lægri leiðni. Til dæmis gæti þurft 8mm² álkapla fyrir sama straum og 6mm² koparsnúra.
Skref 6: Íhugaðu gerð kapaleinangrunar
Einangrunargerðin er annar mikilvægur þáttur sem þarf að hafa í huga, þar sem hún ákvarðar spennustigið og umhverfisviðnám sólarstrengsins. Flestar sólarkaplar nota XLPE (Cross-Linked Polyethylene) einangrun til notkunar utandyra vegna þess að það býður upp á:
UV viðnám
Hitaþol (allt að 90 gráður)
Slitþol
Vatnsþol
Fyrir innanhúss- eða lágspennukerfi má nota PVC (pólývínýlklóríð) einangrun, en hún er minna endingargóð og hentar ekki fyrir sólarljós eða háan hita.
Gakktu úr skugga um að einangrunarefnið henti uppsetningarumhverfinu, sérstaklega ef snúrurnar verða fyrir sólarljósi, raka eða öðrum erfiðum aðstæðum.