ظرفیت باتری خورشیدی از دو عدد درمی‌آید: توان وسایلی که در قطعی باید روشن بمانند و چند ساعت. حاصل‌ضربشان انرژی مفید لازم است؛ آن را بر عمق تخلیهٔ مجاز (حدود ۹۰ درصد در باتری لیتیومی) و بازده (حدود ۹۵ درصد) تقسیم کنید تا ظرفیت اسمی باتری به دست آید. مثلاً ۲ کیلووات بار ضروری برای ۴ ساعت، حدود ۹٫۴ کیلوواتساعت باتری میخواهد، یعنی ۲ ماژول ۵٫۱۲ کیلوواتساعتی. ماشین‌حساب ابعاد تجهیزات را روی «هیبرید» بگذارید تا همین را برای بار و ساعت شما حساب کند.
آموزش
محاسبه باتری خورشیدی: چه ظرفیتی برای چند ساعت برق در قطعی؟
اول: باتری برای چه؟
در سامانهٔ متصل به شبکه، باتری لازم نیست: روز برق پنل مصرف میشود و کمبود را شبکه میدهد. باتری فقط وقتی معنا دارد که بخواهید در قطعی برق وسایل ضروری روشن بمانند، یا جایی که اصلاً شبکه نیست. سامانه‌ای که هم به شبکه وصل است و هم باتری دارد را هیبرید می‌گویند؛ تفاوت این سه نوع را در نیروگاه متصل به شبکه یا مستقل توضیح داده‌ایم.
باتری درآمد نمی‌سازد؛ هزینه‌ای است برای آسودگی در خاموشی. به همین دلیل برآورد هزینهٔ ماشین‌حساب نیروگاه بدون باتری است. اگر هدف فقط برق اضطراری است، مقایسه با ژنراتور را هم در برق خورشیدی یا ژنراتور ببینید.
قدم اول: بار ضروری را فهرست کنید
همهٔ خانه یا کارگاه در قطعی لازم نیست روشن بماند. وسایلی که واقعاً لازم‌اند را بنویسید و توان میانگین هر کدام را جمع بزنید. اعداد زیر تقریبی‌اند؛ برچسب دستگاه خودتان دقیق‌تر است:
| وسیله | توان تقریبی |
|---|---|
| ۱۰ لامپ LED | حدود ۱۰۰ وات |
| یخچال‌فریزر (میانگین، چون کمپرسور مدام کار نمی‌کند) | ۱۰۰ تا ۲۰۰ وات |
| مودم و روتر | حدود ۱۵ وات |
| تلویزیون | ۸۰ تا ۱۵۰ وات |
| کولر آبی | ۲۰۰ تا ۴۰۰ وات |
| پمپ آب خانگی | ۵۰۰ تا ۸۰۰ وات |
| کولر گازی ۱۲ هزار | ۱ تا ۱٫۵ کیلووات |
بار ضروری یک خانه بدون کولر گازی معمولاً حدود ۰٫۵ تا ۱ کیلووات است؛ با کولر گازی به ۲ کیلووات یا بیشتر می‌رسد. برای ظرفیت باتری توان میانگین مهم است، ولی برای انتخاب اینورتر توان لحظه‌ای: کمپرسور و پمپ هنگام راهاندازی چند برابر توان عادی جریان می‌کشند. توان اینورتر هیبرید باید دست‌کم به اندازهٔ بار ضروری باشد؛ جزئیاتش در محاسبه توان اینورتر.
فرمول محاسبه ظرفیت باتری
- انرژی مفید = بار ضروری (کیلووات) × ساعت پشتیبانی
- ظرفیت اسمی = انرژی مفید ÷ عمق تخلیهٔ مجاز ÷ بازده رفت‌وبرگشت
- تعداد ماژول = ظرفیت اسمی ÷ ظرفیت هر ماژول، به بالا گرد شده
برای باتری لیتیومآهنفسفات (LFP)، عمق تخلیهٔ مجاز حدود ۹۰ درصد و بازده حدود ۹۵ درصد است. ماژول رایج بازار ۴۸ ولت و ۱۰۰ آمپرساعت است که در عمل ۵٫۱۲ کیلوواتساعت ظرفیت دارد.
مثال‌های حل‌شده
| بار ضروری | ساعت | انرژی مفید | ظرفیت اسمی | ماژول ۵٫۱۲ کیلوواتساعتی |
|---|---|---|---|---|
| ۱ کیلووات | ۶ ساعت | ۶ کیلوواتساعت | ۷٫۰ کیلوواتساعت | ۲ ماژول |
| ۲ کیلووات | ۴ ساعت | ۸ کیلوواتساعت | ۹٫۴ کیلوواتساعت | ۲ ماژول |
| ۱٫۵ کیلووات | ۸ ساعت | ۱۲ کیلوواتساعت | ۱۴٫۰ کیلوواتساعت | ۳ ماژول |
| ۵ کیلووات | ۴ ساعت | ۲۰ کیلوواتساعت | ۲۳٫۴ کیلوواتساعت | ۵ ماژول |
حساب ردیف دوم: ۲ × ۴ = ۸ کیلوواتساعت؛ ۸ ÷ ۰٫۹ ÷ ۰٫۹۵ = ۹٫۳۶ کیلوواتساعت؛ ۹٫۳۶ ÷ ۵٫۱۲ = ۱٫۸۳ ← ۲ ماژول.
آمپرساعت یا کیلوواتساعت؟
ظرفیت باتری را گاهی به آمپرساعت و گاهی به کیلوواتساعت می‌نویسند. تبدیلش ساده است:
کیلوواتساعت = ولتاژ × آمپرساعت ÷ ۱۰۰۰
- باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپرساعت: ۱٫۲ کیلوواتساعت
- باتری لیتیومی «۴۸ ولتی» ۱۰۰ آمپرساعت: ولتاژ نامی‌اش در واقع ۵۱٫۲ ولت است (۱۶ سلول ۳٫۲ ولتی)، پس ۵٫۱۲ کیلوواتساعت
مقایسهٔ باتری‌ها فقط با آمپرساعت گمراه‌کننده است؛ باتری ۲۰۰ آمپرساعتی ۱۲ ولتی کمتر از نصف باتری ۱۰۰ آمپرساعتی ۴۸ ولتی انرژی دارد.
لیتیومآهنفسفات یا اسیدی؟
| ویژگی | لیتیومآهنفسفات (LFP) | سرب‌اسیدی |
|---|---|---|
| عمق تخلیهٔ مجاز | حدود ۹۰ درصد | حدود ۵۰ درصد |
| عمر | چند هزار چرخه | چند صد چرخه |
| وزن و جا | سبک و کم‌حجم | سنگین و حجیم |
| قیمت اولیه | بالاتر | پایین‌تر |
همان ۸ کیلوواتساعت انرژی مفید مثال بالا، با باتری اسیدی (عمق تخلیهٔ ۵۰ درصد و بازده حدود ۸۵ درصد) حدود ۱۹ کیلوواتساعت ظرفیت اسمی میخواهد، یعنی حدود ۱۶ باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپرساعت، در برابر ۲ ماژول لیتیومی. قیمت اولیهٔ اسیدی کمتر است، ولی چون زودتر عوض میشود، در طول عمر سامانه معمولاً گران‌تر تمام میشود. در سامانه‌های هیبرید امروزی، LFP انتخاب پیش‌فرض است. باتری‌های خورشیدی موجود را در فروشگاه ببینید.
پنل کافی برای شارژ باتری
باتری را پنل‌ها شارژ می‌کنند، پس اگر قطعی چند روز پشت هم تکرار میشود، پنل‌ها باید علاوه بر مصرف روز، باتری را هم پر کنند. در کرمان هر کیلووات پنل به‌طور میانگین روزانه حدود ۵ کیلوواتساعت برق میدهد. پر کردن ۱۰ کیلوواتساعت باتری یعنی حدود ۲ کیلووات پنل بیشتر از نیاز مصرف روزانه، و در زمستان بیشتر. تعداد پنل لازم برای مصرف را در محاسبه تعداد پنل خورشیدی ببینید.
نکته‌های طراحی
- ولتاژ باتری با اینورتر جور باشد: بیشتر اینورترهای هیبرید خانگی با باتری ۴۸ ولتی کار می‌کنند؛ بعضی مدل‌های بزرگتر باتری ولتاژ بالا می‌خواهند.
- باتری‌ها را هم‌زمان بخرید: ماژول نو کنار ماژول کارکرده، به سطح باتری کهنه‌تر کشیده میشود.
- جای خنک: گرما عمر هر باتری را کوتاه می‌کند. باتری را زیر آفتاب یا کنار منبع گرما نگذارید.
- سیم و فیوز باتری: جریان سمت باتری در ولتاژ ۴۸ ولت زیاد است؛ کابل و فیوز باتری را مطابق دستور سازندهٔ اینورتر انتخاب کنید.
پرسش‌های پرتکرار
یک باتری ۵ کیلوواتساعت چند ساعت برق میدهد؟
ماژول ۵٫۱۲ کیلوواتساعتی لیتیومی حدود ۴٫۴ کیلوواتساعت انرژی مفید میدهد. با ۱ کیلووات بار حدود ۴ ساعت و با ۵۰۰ وات حدود ۸ تا ۹ ساعت.
برای یک خانه چند باتری خورشیدی لازم است؟
برای بار ضروری حدود یک کیلووات (روشنایی، یخچال، مودم، تلویزیون و کولر آبی) و ۶ ساعت قطعی، ۲ ماژول ۵٫۱۲ کیلوواتساعتی. اگر کولر گازی هم باید روشن بماند، بار به ۲ کیلووات یا بیشتر می‌رسد و برای ۴ ساعت، باز هم دست‌کم ۲ ماژول لازم است.
فرمول محاسبه باتری خورشیدی چیست؟
ظرفیت اسمی = بار ضروری (کیلووات) × ساعت پشتیبانی ÷ عمق تخلیهٔ مجاز ÷ بازده. برای باتری لیتیومآهنفسفات، عمق تخلیه حدود ۰٫۹ و بازده حدود ۰٫۹۵ است.
کولر گازی را میشود با باتری خورشیدی روشن نگه داشت؟
بله، ولی اینورتر باید جریان راهاندازی کمپرسور را تحمل کند و باتری بزرگتر لازم است. کولر گازی ۱۲ هزار با حدود ۱٫۲ کیلووات برای ۴ ساعت، حدود ۵٫۶ کیلوواتساعت ظرفیت اسمی میخواهد، یعنی ۲ ماژول؛ بقیهٔ بار ضروری را هم باید به آن اضافه کرد.
باتری لیتیومی بهتر است یا اسیدی؟
برای سامانهٔ خورشیدی، لیتیومآهنفسفات: عمق تخلیهٔ تقریباً دو برابر، عمر چند برابر و جای خیلی کمتر. باتری اسیدی فقط وقتی منطقی است که بودجهٔ اولیه محدود و استفاده کم باشد.