آیا می‌دانید با نصب پنل خورشیدی روی پشت‌بام خانه خود، میتوانید نه‌تنها هزینه قبض برق را کم کنید، بلکه در برخی شرایط حتی به فروشنده برق تبدیل شوید؟ در دنیایی که انرژی‌های تجدیدپذیر نقش مهمی در آینده دارند، داشتن استقلال انرژی یکی از مزایای بزرگ استفاده از سیستم‌های خورشیدی است. برای آشنایی با مفاهیم پایه مثل محاسبه تعداد پنل خورشیدی ضروری است.
اینکه بدانید چه مقدار انرژی مصرف می‌کنید، چند پنل نیاز دارید و چه نوع سلول‌هایی مناسب پروژه شما هستند، به شما کمک می‌کند تا سیستمی کارآمد، اقتصادی و سازگار با محیط طراحی کنید. در ادامه این مقاله به‌طور کامل درباره نحوه انتخاب و محاسبه دقیق این اجزا صحبت خواهیم کرد. اگر این اطلاعات برایتان مفید بود، خوشحال می‌شویم آن را با دوستان یا اطرافیانتان که به این حوزه علاقه‌مندند به اشتراک بگذارید.
چرا باید تعداد پنل خورشیدی را به‌درستی محاسبه کنیم؟
محاسبه تعداد پنل خورشیدی ، نه تنها تضمین می‌کند انرژی مورد نیاز شما به‌درستی تأمین شود، بلکه موجب بهینه‌سازی هزینه‌ها و افزایش راندمان سرمایه‌گذاری در انرژی تجدیدپذیر میشود. یکی از راه های راه‌اندازی هر سیستم خورشیدی، انتخاب درست محاسبه تعداد صفحه خورشیدی نیاز به انرژی است.
یکی دیگر از مقالات ما در حوزه تجهیزات برق اضطرارای محاسبه پیش بینی عمر چرخه باتری است که شما می توانید برای مطالعه ی مقاله و محاسبه ی آنلاین این موضوع وارد لینک داده شده شوید.
پارامترهای مهم و کلیدی در محاسبه تعداد سلول خورشیدی
هنگام محاسبه تعداد سلول خورشیدی حتما باید به چند عامل اصلی توجه کنید:
- میزان مصرف انرژی روزانه (وات‌ساعت)
- مقدار تابش نور خورشید منطقه (PSH)
- راندمان پنل خورشیدی
- اتلاف انرژی در سیستم (کابل‌ها، اینورتر)
- جهت و زاویه نصب پنل‌های خورشیدی
فرمول محاسبه تعداد صفحه خورشیدی
فرمول رایج و ساده قابل فهم برای محاسبه تعداد پنل خورشیدی در یک خانه به این شکل است:
مجموع ظرفیت مورد نیاز پنل خورشیدی (وات) = (انرژی مصرفی روزانه × ضریب اتلاف) ÷ (متوسط ساعت تابش آفتاب × راندمان پنل)
یا برای محاسبه ساده‌تر:
ظرفیت پنل (وات) = (مصرف روزانه انرژی × 1.3) ÷ (PSH منطقه)
نکته: ضریب 1.3 برای جبران افت راندمان و اتلاف انرژی در سیستم لحاظ میشود.
فرمول تولید برق پنل:
برق تولیدشده در یک روز = 0.75 × ساعت تابش × توان پنل
نمونه محاسبه تعداد سلول خورشیدی برای منزل
فرض کنید شما در شهری زندگی می‌کنید که میانگین ۵ ساعت تابش مستقیم خورشید در روز دارید و مجموع مصرف انرژی وسایل خانه شما 2500 وات‌ساعت در روز است.
- برآورد کل مصرف انرژی: 2500 وات‌ساعت
- در نظر گرفتن اتلاف: 2500 × 1.3 = 3250 وات‌ساعت
- ساعت تابش : 6.5 ساعت
- محاسبه تعداد پنل خورشیدی:
3250 ÷ 6.5 ≈ 500 وات
محاسبه تعداد صفحه خورشیدی
برای محاسبه تعداد صفحه خورشیدی در پروژه‌های صنعتی یا پروژه های بزرگ، فقط متوجه شدن انرژی مصرف روزانه کافی نیست. باید نکات مهمی مثل ضریب اطمینان برای روزهای ابری، راندمان دمایی پنلها و تلفات ناشی از تجهیزات جانبی هم در نظر گرفته شوند.
به‌عنوان مثال، در مناطقی که دمای محیط بالا است، ممکن است پنلها نتوانند توان اسمی خود را ارائه دهند و در نتیجه نیاز به تعداد بیشتری پنل باشد. از طرفی، تعداد سلول‌های خورشیدی و تعداد آن‌ها در هر پنل نقش مهمی در عملکرد کلی سیستم دارد.
پنل‌هایی که ۶۰ یا ۷۲ سلول دارند، جزو مدل‌های استاندارد بازار هستند و معمولاً بازدهی بهتری دارند. این پنلها ابعاد مشخصی دارند؛ برای مثال یک پنل ۳۲۰ تا ۳۷۰ وات معمولاً ابعادی حدود ۱ در ۱.۷ متر دارد.
اجزای اصلی یک سیستم خورشیدی
اجزای اصلی یک سیستم خورشیدی که برای تولید و ذخیره برق مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:
- ماژول یا پنل خورشیدی (PV): وظیفه تبدیل نور خورشید به برق DC را بر عهده دارد. در محاسبه تعداد پنل خورشیدی، تعداد این ماژول‌ها بسته به میزان مصرف و شرایط محیطی تعیین میشود.
- اینورتر: برق DC تولید شده توسط پنلها را به برق AC تبدیل می‌کند که برای اکثر وسایل خانگی و صنعتی قابل استفاده است.
- شارژ کنترلر: ولتاژ و جریان ورودی به باتری را کنترل کرده و از شارژ یا دشارژ بیش از حد باتری جلوگیری می‌کند؛ دلیل مهم در افزایش طول عمر باتری‌ها می باشد.
- باتری: برای ذخیره انرژی تولید شده در طول روز استفاده میشود تا بتوان در شب یا هوای ابری نیز از برق خورشیدی بهره برد. انتخاب ظرفیت مناسب باتری در کنار محاسبه تعداد پنل خورشیدی، نقش خیلی مهم در کارایی کل سیستم دارد.
شرایط استاندارد STC
وقتی صحبت از پنل‌های خورشیدی میشود، اولین سوالی که در ذهن بسیاری ایجاد میشود این است: «یک پنل خورشیدی چقدر برق تولید می‌کند؟ پاسخ کوتاه این است که معمولاً خروجی بین 250 تا 370 وات برای هر پنل می باشد. اما آیا این عدد همیشه ثابت است؟ قطعاً نه. این مقدار تنها در حالتی حاصل میشود که پنل در بهترین شرایط ممکن قرار داشته باشد؛ شرایطی که در دنیای واقعی به ندرت پیش می‌آید.
این شرایط به‌عنوان شرایط استاندارد تست یا STC شناخته می‌شوند. در این تست‌ها، پنل در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و تحت تابش 1000 وات نور خورشید در هر مترمربع بررسی میشود. پس اگر برچسب روی پنل عدد 250 وات را نشان می‌دهد، یعنی در این شرایط می تواند به تولید 250 وات برسد. اما همین پنل، بسته به موقعیت نصب و شرایط جوی، می‌تواند عملکردی کاملاً متفاوت داشته باشد.در ادامه به طور کامل راجب شرایط جوی صحبت میکنیم.
چرا کارایی سلول خورشیدی در محاسبه تعداد آن اهمیت دارد؟
در قلب هر پنل خورشیدی، سلول‌هایی وجود دارند که نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند. اگر بخواهید به‌صورت دقیق‌تری به موضوع نگاه کنید، باید به سراغ محاسبه تعداد پنل خورشیدی بروید. هرچه کارایی سلول بالاتر باشد، یعنی مقدار بیشتری از نور خورشید را به انرژی قابل مصرف تبدیل می‌کند. و محاسبه تعداد صفحه خورشیدی را میتوانید به درستی حساب کنید.
برای مثال، یک سلول با بازده 20 درصد، از هر 1000 وات تابش، 200 وات برق تولید می‌کند. در پروژه‌هایی که فضای محدودی برای نصب پنل دارید، استفاده از سلول‌های با بازده بالا می‌تواند راه‌حل خوبی باشد، چرا که برق بیشتری در فضای کمتر تولید میشود.
عواملی که کارایی را کاهش می‌دهند
کارایی اسمی پنل‌های خورشیدی ممکن است به نظرتان جذاب برسد، اما در واقعیت، عوامل محیطی زیادی باعث افت توان تولیدی می‌شوند.
برخی از مهمترین عوامل عبارتند از:
- سایه‌اندازی از سوی درختان یا ساختمان‌ها
- ابرهای متراکم که شدت تابش را کم می‌کنند
- گرد و غبار، آلودگی و برف که سطح پنل را می‌پوشانند
- زاویه و جهت نصب نامناسب
به عنوان نمونه، اگر پنل شما در جهتی قرار گرفته که تنها چند ساعت آفتاب دریافت می‌کند، بخش زیادی از پتانسیل تولید برق آن هدر می‌رود.
چطور جهت مناسب را انتخاب کنیم؟
یکی از اصول موضوعات مهم در محاسبه تعداد پنل خورشیدی، بررسی جهت نصب پنل ها است. در نیم‌کره شمالی، بهترین جهت معمولاً جنوب است، چرا که بیشترین میزان تابش خورشید را در طول روز دریافت می‌کند. اگر زاویه پنلها درست تنظیم شده باشد (مثلاً حدوداً معادل با عرض جغرافیایی محل نصب)، کارایی به‌شکل غیر قابل باور بیشتر میشود.
موقعیت جغرافیایی
اگر در شهری با روزهای پر آفتاب مانند یزد، کرمان یا اهواز زندگی می‌کنید، قطعاً توان پنل‌های خورشیدی شما بیشتر از شهرهای شمالی و ابری‌تری مانند رشت یا اردبیل است. این به این منظور نیست که که نمی‌توان در مناطق سردسیر یا ابری از انرژی خورشیدی استفاده کرد، بلکه در این مناطق نیاز به محاسبه دقیق‌تر تعداد پنل خورشیدی و حتی استفاده از پنل‌های با کارایی بالاتر وجود دارد.پس موقعیت جغرافیای در محاسبه تعداد پنل خورشیدی تاثیر می گذارد.
تمیز نگه‌داشتن پنل ها
شاید فکر کنید تمیز بودن پنلها تاثیر چندانی ندارد، اما واقعیت این است که حتی یک لایه نازک از گرد و غبار می‌تواند تولید برق را 5 تا 10 درصد کاهش دهد. در مناطق خشک و کم‌بارش، تمیز کاری منظم پنلها یکی از بهترین روش‌ها برای حفظ کارایی آن‌هاست.
آیا دما هم روی تولید برق تاثیر دارد؟
شاید تعجب کنید، اما پنل‌های خورشیدی در هوای خنک، عملکرد بهتری دارند. برخلاف تصور بیشتر افراد که فکر می‌کنند گرمای زیاد مفید است، در واقع دمای بالای محیط می‌تواند سبب افت ولتاژ در پنل و در آخر کاهش تولید برق شود. پس در تابستان‌های داغ، با وجود تابش بالا، ممکن است تولید واقعی کمتر از زمستان‌های آفتابی و خنک باشد.
طراحی محاسبه تعداد پنل خورشیدی برای یک خانه
مثال واقعی با پنل ۳۲۰ وات، باتری ۱۰۰ آمپر ساعت و مصرف مشخص روزانه
گام اول: محاسبه انرژی مصرفی روزانه
اولین و مهمترین مرحله در طراحی سیستم فتوولتائیک، محاسبه انرژی مصرفی کل خانه در طول ۲۴ ساعت است.
جزئیات مصرف:
| وسیله | توان (وات) | زمان استفاده | مصرف روزانه (وات‌ساعت) |
| 5 لامپ کم‌مصرف | 20 واتی | 100W | 6 ساعت 600 |
| یخچال هتلی 85 واتی | 85W | 12 ساعت | 1020 |
| تلویزیون LCD 150 واتی | 150W | 4 ساعت | 600 |
| لپ‌تاپ 50 واتی | 50W | 3 ساعت | 150 |
| شارژ گوشی و هواکش و غیره | 100W | 1 ساعت | 100 |
جمع کل انرژی مصرفی2470 وات‌ساعت
افزودن ضریب تلفات سیستم (۱.۳ برابر):
برای جبران افت‌های احتمالی (مانند تلفات سیم‌کشی، راندمان اینورتر)انرژی واقعی مورد نیاز:
2470 × 1.3 = 3211 وات‌ساعت در روز
گام دوم: انتخاب اینورتر مناسب
پیک مصرف همزمان وسایل:
اگر همه وسایل با هم کار کنند:
100 (لامپ‌ها) + 85 (یخچال) + 150 (تلویزیون) + 50 (لپ‌تاپ) + 120 (اضافی) = 505 وات
ظرفیت پیشنهادی اینورتر با ۲۰٪ اضافه‌بار:
505 × 1.2 = 606 وات
پیشنهاد: یک اینورتر با توان حداقل ۶۰۰ وات و ترجیحاً خالص موج سینوسی برای این سیستم مناسب است.همیشه ۱۰٪ تا ۲۰٪ مازاد در طراحی لحاظ کنید تا افت بازدهی، گردوغبار روی پنلها، و نوسانات دما را جبران کند.
گام سوم: طراحی بانک باتری
شرایط طراحی:
ولتاژ سیستم: ۲۴ ولت
باتری‌ها: ۱۰۰ آمپر ساعت – ۱۲ ولت
عمق دشارژ مجاز: ۸۰٪
ذخیره‌سازی انرژی برای ۲ روز ابری
محاسبات:
انرژی مورد نیاز برای ۲ روز:
3211 × 2 = 6422 وات‌ساعت
ظرفیت واقعی هر باتری با در نظر گرفتن دشارژ ۸۰٪:
12 × 100 × 0.8 = 960 وات‌ساعت
تعداد باتری مورد نیاز:
6422 ÷ 960 ≈ 6.7
استفاده از ۸ عدد باتری ۱۰۰Ah/12V برای پوشش کامل نیاز با حاشیه‌ی اطمینان.نصب درست پنل با زاویه بهینه برای شیراز (حدوداً زاویه جغرافیایی شهر بین ۲۸ تا ۳۰ درجه) اهمیت زیادی دارد.
برای افزایش طول عمر باتری‌ها، هیچ‌گاه آن‌ها را کاملاً تخلیه نکنید و از شارژ کنترلر باکیفیت استفاده نمایید.
گام چهارم: تعیین تعداد پنل خورشیدی
محاسبه انرژی کل مورد نیاز روزانه:
باید هم مصرف روزانه را تامین کنیم و هم باتری‌ها را شارژ کنیم:
انرژی لازم برای شارژ کامل بانک باتری (۸ عدد باتری):
8 × 12 × 100 = 9600 وات‌ساعت
مجموع انرژی روزانه:
3211 (مصرف روزانه) + 9600 (شارژ باتری) = 12811 وات‌ساعت
شرایط اقلیمی:
به عنوان مثال در شهر شیراز، میانگین ساعات تابش مؤثر خورشید (PSH) حدود ۵.۵ ساعت است.
توان لازم روزانه:
12811 ÷ 5.5 ≈ 2320 وات (توان لحظه‌ای مورد نیاز)
انتخاب پنل:
هر پنل ۳۲۰ واتی است. پس تعداد پنل مورد نیاز:
2320 ÷ 320 ≈ 7.25 عدد
استفاده از ۸ عدد پنل ۳۲۰ واتی برای عملکرد مطمئن و پشتیبانی از هوای ابری.
بهتر است برای سیستم‌های خانگی از شارژ کنترلر MPPT استفاده شود تا توان تولیدی پنلها حداکثر بهره‌برداری شود.
خلاصه جدول طراحی نهایی سیستم:
| بخش | مقدار پیشنهادی |
| مصرف انرژی روزانه | 2470 وات‌ساعت |
| انرژی واقعی با تلفات | 3211 وات‌ساعت |
| اینورتر پیشنهادی | 600 وات (خالص موج سینوسی) |
| باتری‌ها | 8 عدد × 12V × 100Ah |
| ولتاژ سیستم | 24 ولت |
| تعداد پنلها | 8 عدد × 320 وات |
| مکان نصب | شیراز |
| میانگین تابش روزانه | 5.5 ساعت |
توصیه‌های فنی برای بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های خورشیدی
استفاده از ردیاب خورشیدی یکی از روش‌های مؤثر برای افزایش بهره‌وری سیستم‌های فتوولتاییک است؛ این سازه‌ها با تنظیم زاویه تابش نسبت به خورشید، می‌توانند تا ۲۵ درصد انرژی بیشتری تولید کنند.
در زمان برآورد طول‌عمر سیستم، باید به نرخ افت راندمان سالانه توجه داشت، چرا که پنل‌های خورشیدی به‌طور میانگین هر سال حدود نیم تا یک درصد کاهش بازده دارند. از سوی دیگر، انتخاب تجهیزات کم‌مصرف مانند لوازم برقی با کلاس انرژی بالا، تاثیر زیادی بر کاهش بار سیستم و کاهش هزینه‌ها دارد.
تحلیل اقتصادی پروژه خورشیدی باید با درنظر گرفتن قیمت روز پنل، باتری، شارژ کنترلر و اینورتر انجام شود تا سرمایه‌گذاری مقرون‌به‌صرفه و بلندمدت باشد.
جمع‌بندی
محاسبه تعداد پنل خورشیدی قدم اول برای ورود به دنیای انرژی‌های پاک و کاهش هزینه‌های برق است. با در نظر گرفتن میزان مصرف، شرایط آب‌وهوایی و کیفیت پنلها میتوانید سیستم خورشیدی بهینه‌ای طراحی کنید.
اگر به دنبال راه‌اندازی نیروگاه خورشیدی خانگی هستید، مشاوران افق زرفام آماده ارائه راهنمایی تخصصی و معرفی تجهیزات متناسب با نیاز شما هستند.همین الان با کارشناسان مجرب ما در افق زرفام تماس بگیرید.
پرسش‌های متداول درباره محاسبه تعداد پنل خورشیدی
- آیا جهت و زاویه نصب صفحه خورشیدی روی بازده تاثیر دارد؟
بله؛ رو به جنوب و با زاویه مناسب (بر اساس عرض جغرافیایی محل) بیشترین بازده را دارد.
- محاسبه تعداد پنل خورشیدی در مناطق ابری چگونه است؟
در مناطق ابری باید PSH پایینتر و پنل با ظرفیت بالاتر در نظر گرفته شود.
- چگونه از سلامت پنلها و جلوگیری از افت راندمان اطمینان حاصل کنیم؟
نگهداری منظم، تمیز کردن سطح پنلها و نصب در موقعیت بدون سایه، مهمترین راهکار هاست.