حاسبة الألواح الشمسية والبطاريات
سعة البطارية kWh = الاستهلاك اليومي kWh × أيام الاستقلالية ÷ (عمق التفريغ × كفاءة الإنفرتر): 5 kWh ليوم واحد ببطارية LiFePO4 عند 80% وإنفرتر 90% تحتاج 6.94 kWh (144.7 Ah عند 48 V). الألواح = Wh اليومية ÷ (ساعات الذروة الشمسية × 0.75): عند 4 ساعات تساوي 1,667 W، أي 5 ألواح بقدرة 400 W.
طريقة الاستخدام
- أدخل استهلاكك اليومي بالكيلوواط ساعة وأكبر حمل يعمل في الوقت نفسه بالواط، أو انتقل إلى قائمة الأجهزة وأضف كل جهاز بقدرته وساعات تشغيله يوميًا.
- اختر أيام الاستقلالية (المدة التي يجب أن تكفي فيها البطارية دون شمس) وجهد البطارية ونوعها. تُستخدم LiFePO4 عادة حتى 80 إلى 90% من التفريغ، وبطاريات الرصاص الحمضية حتى 50%.
- أدخل ساعات الذروة الشمسية لموقعك وفصلك، وقدرة اللوح، وفواقد النظام. للأنظمة المستقلة استخدم أسوأ شهر.
طريقة الحساب
سعة البطارية (kWh) = الاستهلاك اليومي kWh × أيام الاستقلالية ÷ (عمق التفريغ × كفاءة الإنفرتر). الأمبير ساعة = kWh × 1000 ÷ جهد النظام.
مصفوفة الألواح (W) = Wh اليومية ÷ (ساعات الذروة × (1 − الفواقد)). عدد الألواح = قدرة المصفوفة ÷ قدرة اللوح، مقربًا إلى الأعلى.
القدرة المستمرة للإنفرتر = أكبر حمل متزامن × 1.25. الأجهزة ذات المحركات (الثلاجة والمضخة والمروحة والعدد الكهربائية) قد تسحب نحو 3 أضعاف قدرتها لحظة التشغيل، فيجب أن تغطي قدرة الذروة ذلك.
تيار منظم الشحن ≈ قدرة الألواح المركبة ÷ جهد البطارية × 1.25. هذا رقم تقريبي لمنظم MPPT؛ تحقق أيضًا من أن جهد الدائرة المفتوحة للألواح ضمن حد المنظم.
مثال محلول
- حمل 5 kWh يوميًا، يوم استقلالية واحد، بطارية LiFePO4 بجهد 48 V وعمق تفريغ 80%، إنفرتر 90%: 5 ÷ (0.8 × 0.9) = 6.94 kWh، أي 144.7 Ah عند 48 V.
- 4 ساعات ذروة وفواقد 25%: 5000 ÷ (4 × 0.75) = 1,667 W من الألواح، أي 5 ألواح بقدرة 400 W (2,000 W) تنتج نحو 6 kWh في يوم متوسط.
- أكبر حمل 1000 W: إنفرتر لا يقل عن 1,250 W. منظم الشحن ≈ 2,000 ÷ 48 × 1.25 = 52.1 A.
ساعات الذروة الشمسية المعتادة
نطاقات تقريبية فقط. خذ قيمة موقعك بالضبط وأسوأ شهر من NREL PVWatts / NSRDB أو من Global Solar Atlas التابع للبنك الدولي.
| المناخ | ساعات الذروة يوميًا |
|---|---|
| خطوط العرض العليا في الشتاء | 1-2 |
| مناخ معتدل غائم، متوسط سنوي | 3-4 |
| خطوط عرض وسطى مشمسة، متوسط سنوي | 4-5 |
| الصحارى والمناطق المدارية المشمسة | 5-7 |
الافتراضات
- الحمل تيار متردد عبر إنفرتر، لذلك تُطبق كفاءته على البطارية. للأحمال ذات التيار المستمر اجعلها 100%.
- في الأيام بلا شمس تغطي البطارية كامل الاستهلاك اليومي، ولا يُطرح أي إنتاج شمسي في تلك الأيام.
- تُحسب الألواح لإعادة شحن البطارية بشمس يوم واحد. لتتعافى أسرع بعد عدة أيام غائمة أضف ألواحًا.
- هذا تقدير تصميمي للتخطيط. اطلب من مختص مؤهل تأكيد النظام النهائي.
أسئلة شائعة
ما حجم البطارية اللازم لاستهلاك 5 kWh يوميًا؟
مع يوم استقلالية واحد وبطارية LiFePO4 حتى 80% وإنفرتر بكفاءة 90%: 5 ÷ (0.8 × 0.9) = 6.94 kWh، أي 144.7 Ah عند 48 V. وليومين ببطارية رصاص حمضية عند 50% ترتفع إلى 22.22 kWh.
ما ساعات الذروة الشمسية؟
عدد الساعات اليومية التي يجب أن تسطع فيها الشمس بشدة 1000 W/m² لتعطي طاقة اليوم الشمسية، وهي ليست عدد ساعات النهار. ابحث عن موقعك في NREL PVWatts أو Global Solar Atlas، واستخدم أدنى شهر إذا كنت تحتاج الكهرباء طوال السنة.
لماذا فواقد 25%؟
نادرًا ما تعطي الألواح قدرتها الاسمية. الحرارة والغبار والأسلاك واختلاف الألواح ومنظم الشحن تأخذ كلها جزءًا. يستخدم NREL PVWatts نسبة 14% دون أثر الحرارة، و20 إلى 30% إجمالًا افتراض شائع ومتحفظ قليلًا للأنظمة المستقلة الصغيرة.
هل أختار 12 أم 24 أم 48 فولت؟
الطاقة بالكيلوواط ساعة واحدة، لكن الجهد الأعلى يعني تيارًا أقل وأسلاكًا أرفع ومنظمًا أصغر. يناسب 12 V الأنظمة الصغيرة دون 1 kW تقريبًا، و24 V المتوسطة، و48 V الأنظمة المنزلية الكبيرة.
ما حجم الإنفرتر المناسب؟
لا يقل عن 1.25 ضعف أكبر حمل يعمل في الوقت نفسه، مع قدرة ذروة تكفي لتشغيل المحركات. قد تسحب ثلاجة 150 W نحو 450 W للحظة.
هل يمكنني تركيب النظام اعتمادًا على هذه النتيجة وحدها؟
استخدمها للتخطيط وتقدير الميزانية. مقاطع الأسلاك والمصاهر وجهد سلاسل الألواح والحرارة والأنظمة الكهربائية المحلية تحتاج إلى فني تركيب أو كهربائي مؤهل.