لتلبية طلب شهري على الكهرباء يبلغ 300 كيلوواط/ساعة من الكهرباء، يلزم عادةً تركيب مصفوفة ألواح شمسية تعمل بالتيار المستمر بسعة تتراوح بين 2.7 كيلوواط و3.2 كيلوواط/ساعة (بافتراض 4-5 ساعات من ذروة ضوء الشمس في اليوم ومعدل فقدان النظام من 15%-25%). وفقًا للمبدأ التوجيهي المحلي في نيوجيرسي، يولد كل كيلوواط من الطاقة الشمسية المركبة حوالي 1,200 كيلوواط ساعة سنويًا. ولذلك، لتلبية طلب سنوي على الكهرباء يبلغ 3,600 كيلوواط/ساعة سنوياً، يلزم نظام بقدرة 3 كيلوواط تقريباً.
1. طريقة حساب السعة التفصيلية (تنطبق أيضاً على أنظمة B2B/الكبيرة)
300 كيلوواط/ساعة ÷ 30 يومًا = 10 كيلوواط/ساعة/يوم
2. تقدير ساعات الذروة الشمسية (PSH) لموقعك
تمثل هذه القيمة عدد الساعات في اليوم التي تعمل فيها الألواح الشمسية بكامل طاقتها المقدرة. في الولايات المتحدة، تتراوح القيم النموذجية في الولايات المتحدة من 3 إلى 6 ساعات من الطاقة الشمسية في اليوم حسب الموقع الجغرافي. ويبلغ متوسط معظم المناطق في نيوجيرسي حوالي 4.5 PSH. ويمكن الحصول على قيم محددة باستخدام خرائط الإشعاع الشمسي أو أدوات مثل NSRDB أو PVWatts.
3. حساب خسائر/فقدان النظام
لا يوجد نظام يحقق كفاءة 100%. وتشمل الخسائر النموذجية ما يلي:
خسائر تحويل العاكس
خسائر الكابلات (تيار مستمر/تيار متردد)
عدم تطابق/انحطاط الوحدة النمطية
درجة الحرارة/الفاقد الحراري
آثار الاتساخ والتظليل والغبار
تقطيع العاكس أو إيقاف تشغيله
يجب أن تتراوح معاملات الاستبعاد الفعلية بين 0.75 و0.85 (تمثل خسائر 15-25%). تعطى الأولوية لتقديرات التركيب إذا كانت متاحة.
4. حساب سعة مصفوفة التيار المستمر المطلوبة
حجم التيار المستمر المطلوب (كيلوواط) = الطلب اليومي بالكيلوواط/ساعة ÷ (درجة الحرارة الثابتة × عامل الاستبعاد)
مثال على ذلك:
مدة التخزين = 5 ساعات، عامل الاستبعاد = 0.80 → السعة المطلوبة = 10 ÷ (5 × 0.80) = 2.5 كيلوواط
مدة التخزين = 4 ساعات، عامل الاستبعاد = 0.80 → الطاقة المطلوبة = 10 ÷ (4 × 0.80) = 3.125 كيلوواط
في التطبيقات العملية، تُستخدم عادةً قيم وسيطة مثل 2.7 إلى 3.2 كيلوواط تقريبًا.
5. التحقق باستخدام القواعد التجريبية المحلية
في نيو جيرسي، يولد نظام الطاقة الشمسية بقدرة 1 كيلوواط حوالي 1,200 كيلوواط/ساعة سنوياً.
الاستهلاك السنوي للكهرباء = 300 × 12 = 3,600 كيلووات ساعة
الطاقة المطلوبة = 3,600 ÷ 1,200 = 3.0 كيلوواط
تتوافق هذه النتيجة مع التقدير أعلاه بعد احتساب الخسائر.
6. نهج التحسين الأمثل لنظام B2B/النظام الواسع النطاق
نسبة سعة التيار المستمر/التردد المتردد/عامل زيادة التصميم: اضبط سعة وحدة التيار المستمر على 1.1-1.3 ضعف سعة عاكس التيار المتردد لتعزيز التوليد في ظل الإشعاع المنخفض، على الرغم من أن هذا قد يتسبب في تقليص الطاقة خلال فترات الذروة.
التقلبات الموسمية/تصميم السعة الاحتياطية: إضافة سعة زائدة 10-201 تيرابايت 3 تيرابايت في حالة حدوث طلب مرتفع على الكهرباء خلال أشهر انخفاض ضوء الشمس (الشتاء).
كفاءة العاكس وفقدان القطع: قد تقل كفاءة العاكس عن 100% تحت أحمال محددة. عندما يتجاوز خرج الوحدة تصنيفات العاكس، تؤدي السعة الزائدة إلى تقطيع الطاقة.
القيود المادية/التظليل/التوجيه: إذا كانت أجزاء من السقف مظللة أو سيئة التوجيه، فقم بزيادة السعة أو تحسين التصميم.