તમારી પોતાની નાની ઑફ-ગ્રીડ સિસ્ટમ માટે યોગ્ય ગોઠવણીની ગણતરી કેવી રીતે કરવી?

શું તમે ક્યારેય પબ્લિક ગ્રીડ પરની નિર્ભરતામાંથી મુક્ત થવા માટે પર્વતીય કેબિન, ફિશિંગ બોટ અથવા આરવીમાં તમારી પોતાની સૌર ઉર્જા પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરવાનું વિચાર્યું છે?

હકીકતમાં, આ એવી વસ્તુ નથી જે ફક્ત ઇજનેરો જ પૂર્ણ કરી શકે. જ્યાં સુધી તમે થોડા મુખ્ય પગલાં અને સૂત્રોમાં નિપુણતા મેળવો છો, ત્યાં સુધી તમે તમારી પોતાની નાની ઑફ-ગ્રીડ ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ માટે યોગ્ય ગોઠવણીની ગણતરી કરી શકો છો.

ઑફ-ગ્રીડ સોલાર સિસ્ટમ એક સ્વતંત્ર સિસ્ટમનો ઉલ્લેખ કરે છે જે જાહેર ગ્રીડ પર આધાર રાખતી નથી, તેના બદલે વીજળીની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર ઉત્પાદન અને બેટરી સ્ટોરેજ પર સંપૂર્ણપણે આધાર રાખે છે. તે દૂરના પર્વતીય વિસ્તારો, ટાપુઓ, પશુપાલન પ્રદેશો, આરવી, માછીમારી બોટ અને અસ્થિર ગ્રીડ પાવર ધરાવતા અન્ય સ્થળોએ ઉપયોગ માટે આદર્શ છે.

નીચે, અમે તમને જરૂરી રૂપરેખાંકનની ગણતરી કરવા માટે ચાર પગલાંઓ દ્વારા માર્ગદર્શન આપીશું.

પગલું 1: ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ પાવર નક્કી કરો

ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સ (સૌર પેનલ્સ) ની શક્તિ નક્કી કરે છે કે તમારી સિસ્ટમ કેટલી વીજળી ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

ગણતરીનો મુખ્ય અભિગમ છે: પહેલા દૈનિક વીજળીની માંગ નક્કી કરો, પછી તેને સ્થાનિક આબોહવાની પરિસ્થિતિઓ (ખાસ કરીને સૂર્યપ્રકાશનો સમયગાળો) સાથે જોડીને ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સની કુલ શક્તિ નક્કી કરો.

ફોર્મ્યુલા:

મોડ્યુલ પાવર = (દૈનિક વીજળી માંગ × સતત વાદળછાયું દિવસ સરપ્લસ પરિબળ) ÷ (સ્થાનિક સરેરાશ સૂર્યપ્રકાશ કલાકો × સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતા)

* દૈનિક વીજળીનો વપરાશ: આ ગણતરી બધા ઉપકરણોની રેટેડ શક્તિનો ગુણાકાર તેમના વપરાશ સમય દ્વારા કરીને કરી શકાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, LED લાઇટ 10W × 5 કલાક = 50Wh, રેફ્રિજરેટર 60W × 24 કલાક = 1440Wh.

* સતત વાદળછાયું દિવસ સરપ્લસ પરિબળ: સતત વાદળછાયું દિવસ દરમિયાન અપૂરતી વીજળી ઉત્પાદન માટે જવાબદાર બનવા માટે, આ પરિબળ સામાન્ય રીતે 1.1 અને 1.3 ની વચ્ચે સેટ કરવામાં આવે છે.

* સ્થાનિક સરેરાશ દૈનિક સૂર્યપ્રકાશના કલાકો: આ સ્થાનિક હવામાનશાસ્ત્રના ડેટા પરથી મેળવી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બેઇજિંગમાં દરરોજ સરેરાશ આશરે 4 કલાક સૂર્યપ્રકાશ હોય છે, જ્યારે હૈનાનમાં 5 કલાકથી વધુ સમય હોઈ શકે છે.

* સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતા: આ કેબલ નુકસાન, નિયંત્રક કાર્યક્ષમતા, ઇન્વર્ટર નુકસાન, વગેરે માટે જવાબદાર છે, અને સામાન્ય રીતે 0.75 અને 0.8 ની વચ્ચે સેટ કરવામાં આવે છે.

દાખ્લા તરીકે:

ધારો કે તમારો દૈનિક વીજળીનો વપરાશ 3,000 Wh છે, તો સ્થાનિક સરેરાશ દૈનિક સૂર્યપ્રકાશના કલાકો 4.5 કલાક છે, સિસ્ટમ કાર્યક્ષમતા 0.78 છે, અને સતત વરસાદી દિવસોનો ગુણાંક 1.2 છે:

મોડ્યુલ પાવર = (3,000 × 1.2) ÷ (4.5 × 0.78) ≈ 1,026 W

આનો અર્થ એ કે તમારે આશરે 1 kW ની કુલ શક્તિ સાથે ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સ ઇન્સ્ટોલ કરવાની જરૂર છે, જેમ કે ચાર 250 W મોડ્યુલ.

પગલું 2: ઑફ-ગ્રીડ ઇન્વર્ટર પાવર નક્કી કરો

ઇન્વર્ટર સામાન્ય ઘરગથ્થુ ઉપકરણો દ્વારા ઉપયોગ માટે ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સ અથવા બેટરીમાંથી ડાયરેક્ટ કરંટ (DC) ને વૈકલ્પિક કરંટ (AC) માં રૂપાંતરિત કરે છે.

તેની શક્તિ તમારી મહત્તમ તાત્કાલિક વીજળીની માંગને પૂર્ણ કરવા માટે પૂરતી હોવી જોઈએ, ખાસ કરીને ઇન્ડક્ટિવ લોડ્સ (મોટર-સંચાલિત ઉપકરણો) ના ઇનરશ પ્રવાહને ધ્યાનમાં લેતા.

ફોર્મ્યુલા:

ઇન્વર્ટર પાવર = (કુલ પ્રતિકારક લોડ પાવર + કુલ ઇન્ડક્ટિવ લોડ પાવર × 5) × માર્જિન ફેક્ટર ÷ પાવર ફેક્ટર

* પ્રતિકારક ભાર: પ્રતિકારક ઉપકરણો જેમ કે લાઇટ બલ્બ, ઇલેક્ટ્રિક કેટલ અને ઓવન.

* ઇન્ડક્ટિવ લોડ્સ: મોટર્સ અથવા કોમ્પ્રેસરવાળા ઉપકરણો, જેમ કે રેફ્રિજરેટર્સ, વોટર પંપ, એર કન્ડીશનર, વગેરે. સ્ટાર્ટઅપ દરમિયાન તાત્કાલિક શક્તિ રેટ કરેલ શક્તિ કરતા 5-7 ગણી હોઈ શકે છે.

* સલામતી પરિબળ: માર્જિન સુનિશ્ચિત કરવા માટે સામાન્ય રીતે 1.2–1.5 પર સેટ કરવામાં આવે છે.

* પાવર ફેક્ટર: સામાન્ય રીતે 0.8–0.9 પર સેટ કરેલ.

ઉદાહરણ:

ધારો કે તમારી પાસે 200W લાઇટ ફિક્સ્ચર (રેઝિસ્ટિવ લોડ), 100W રેફ્રિજરેટર (ઇન્ડક્ટિવ લોડ), માર્જિન ફેક્ટર 1.3 અને પાવર ફેક્ટર 0.85 છે:

ઇન્વર્ટર પાવર = (200 + 100 × 5) × 1.3 ÷ 0.85

≈ (૨૦૦ + ૫૦૦) × ૧.૩ ÷ ૦.૮૫

≈ ૭૦૦ × ૧.૩ ÷ ૦.૮૫

≈ 1070 ડબ્લ્યુ

તમારે ઓછામાં ઓછી 1.1 kW ની ક્ષમતાવાળા ઇન્વર્ટરની જરૂર પડશે, અને વધુ સ્થિરતા માટે 1.5 kW મોડેલ પસંદ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

પગલું 3: બેટરી ક્ષમતા નક્કી કરો

બેટરી એ ઑફ-ગ્રીડ સિસ્ટમનો "પાવર સ્ટોરેજ" છે, અને રાત્રે અથવા વાદળછાયું દિવસોમાં વપરાતી વીજળી મુખ્યત્વે તેમાંથી આવે છે. ક્ષમતા તમને સતત વીજ પુરવઠાની જરૂર હોય તેવા દિવસો અને દૈનિક વીજ વપરાશ પર આધાર રાખે છે.

ફોર્મ્યુલા:

બેટરી ક્ષમતા (Ah) = (દૈનિક વીજળી વપરાશ × વાદળછાયા દિવસોમાં વીજ પુરવઠાના દિવસોની સંખ્યા) ÷ (ડિસ્ચાર્જની ઊંડાઈ × ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ કાર્યક્ષમતા × બેટરી પેક વોલ્ટેજ)

* ડિસ્ચાર્જની ઊંડાઈ (DOD): લીડ-એસિડ બેટરી માટે, 0.5–0.6 ની DOD ની ભલામણ કરવામાં આવે છે; લિથિયમ બેટરી માટે, 0.8–0.9 ની DOD સ્વીકાર્ય છે.

* ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ કાર્યક્ષમતા: સામાન્ય રીતે 0.85–0.9 પર સેટ કરવામાં આવે છે.

* બેટરી બેંક વોલ્ટેજ: સામાન્ય વોલ્ટેજમાં 12V, 24V અને 48Vનો સમાવેશ થાય છે; ઉચ્ચ પાવર જરૂરિયાતો માટે ઉચ્ચ વોલ્ટેજની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ:

ધારો કે તમે દરરોજ 3000Wh પાવરનો ઉપયોગ કરો છો અને 2 દિવસ વાદળછાયા વાતાવરણમાં પાવર મેળવવા માંગો છો, તો 48V લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ કરો (DOD=0.9, કાર્યક્ષમતા=0.9):

બેટરી ક્ષમતા = (3000 × 2) ÷ (0.9 × 0.9 × 48)

≈ ૬૦૦૦ ÷ ૩૮.૮૮

≈ ૧૫૪ આહ

તમારે 48V 154Ah (આશરે 7.4kWh) બેટરી પેકની જરૂર પડશે.

પગલું 4: નિયંત્રક સ્પષ્ટીકરણો નક્કી કરો

ફોટોવોલ્ટેઇક કંટ્રોલર ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલોથી બેટરી સુધી ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરે છે.

તેની વિશિષ્ટતાઓ મુખ્યત્વે મહત્તમ ઇનપુટ વર્તમાન પર આધાર રાખે છે, જેની ગણતરી નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે:

ફોર્મ્યુલા:

કંટ્રોલર ઇનપુટ કરંટ = ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ્સની મહત્તમ શક્તિ ÷ બેટરી પેક વોલ્ટેજ

ઉદાહરણ તરીકે, જો તમારા ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સમાં કુલ 1000W ની શક્તિ હોય અને બેટરી પેક વોલ્ટેજ 48V હોય:

કંટ્રોલર ઇનપુટ કરંટ = 1000 ÷ 48 ≈ 20.8A

તેથી, તમારે 21A કરતા વધારે ઇનપુટ કરંટ ધરાવતો નિયંત્રક પસંદ કરવાની જરૂર છે, સામાન્ય રીતે MPPT પ્રકાર (ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, વાદળછાયા દિવસોમાં વધુ ફાયદાકારક).

વ્યવહારુ ટિપ્સ

1. ગાળો રાખો: સાધનોનું આયુષ્ય અને કાર્યકારી સ્થિરતા યોગ્ય રિડન્ડન્સી ડિઝાઇન પર આધાર રાખે છે; પરિમાણોને ખૂબ કઠોર રીતે ઠીક કરશો નહીં.
2. MPPT PWM કરતાં ચડિયાતું છે: MPPT નિયંત્રકો થોડા વધુ ખર્ચાળ હોવા છતાં, તેઓ ઉચ્ચ વીજ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, ખાસ કરીને અસ્થિર પ્રકાશની સ્થિતિમાં.
3. લિથિયમ-આયન બેટરીને પ્રાથમિકતા આપો: તે કોમ્પેક્ટ, હલકી અને ઊંડા ડિસ્ચાર્જ માટે સક્ષમ છે, જે લાંબા ગાળાના ખર્ચમાં બચત આપે છે.
4. ભવિષ્યના વિસ્તરણ માટેની યોજના: જો તમે ભવિષ્યમાં વધુ ઉપકરણો ઉમેરવાની અપેક્ષા રાખો છો, તો ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ અને બેટરી બંને માટે પૂરતી ઇન્ટરફેસ ક્ષમતાની ખાતરી કરો.

નાની ઑફ-ગ્રીડ ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ ડિઝાઇન કરવાનો મુખ્ય હેતુ ફક્ત "થોડા પેનલ અને બેટરી ખરીદવા" અને તેને એક દિવસ કહેવાને બદલે વાસ્તવિક જરૂરિયાતોના આધારે રૂપરેખાંકનની ચોક્કસ ગણતરી કરવામાં રહેલો છે.

આ 4 સૂત્રોમાં નિપુણતા મેળવો:

1. ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ પાવર ફોર્મ્યુલા
2. ઇન્વર્ટર પાવર ફોર્મ્યુલા
3. બેટરી ક્ષમતા સૂત્ર
4. કંટ્રોલર ઇનપુટ વર્તમાન સૂત્ર

પછી તમે એક નાની ઑફ-ગ્રીડ સિસ્ટમ માટે રૂપરેખાંકનની ગણતરી કરી શકો છો જે પૂરતી અને સ્થિર બંને હોય.

પહેલી વાર ડિઝાઇન કરતી વખતે, તમે ફોર્મ્યુલાના પરિણામોના આધારે વધારાનો 10%–20% માર્જિન ઉમેરી શકો છો, જે હવામાનના ફેરફારો અને સાધનોના વિસ્તરણને નિયંત્રિત કરવામાં વધુ સુગમતા આપે છે.