산업기술
산업 제조
태양광 PV 시스템의 설계 및 설치
오늘날 우리의 현대 사회는 산업 제조, 난방, 운송, 농업, 번개 응용 등과 같은 다양한 일상 응용 분야에 에너지를 필요로 합니다. 우리가 필요로 하는 대부분의 에너지는 일반적으로 다음으로 충족됩니다. 석탄, 원유, 천연가스 등 재생 불가능한 에너지원이지만 이러한 자원의 활용은 우리 환경에 막대한 영향을 미치고 있습니다.
또한 이러한 형태의 에너지 자원은 지구상에 균일하게 분포되어 있지 않습니다. 원유의 경우와 같이 매장량에서 생산 및 추출에 의존하기 때문에 시장 가격의 불확실성이 있습니다. 재생 불가능한 자원의 제한된 가용성으로 인해 최근 몇 년 동안 재생 가능한 자원에 대한 수요가 증가했습니다.
재생 에너지원과 관련하여 태양 에너지는 관심의 중심에 있었습니다. 풍부한 형태로 쉽게 구할 수 있으며 지구 전체의 에너지 요구 사항을 충족할 수 있는 잠재력이 있습니다. 그림 1에 표시된 태양열 독립형 PV 시스템은 유틸리티와 무관하게 에너지 수요를 충족시키는 접근 방식 중 하나입니다. 따라서 다음에서는 발전용 독립형 PV 시스템의 계획, 설계 및 설치에 대해 간략하게 살펴보겠습니다.
현장 평가, 측량 및 태양 에너지 자원 평가:
PV 시스템에서 생성되는 출력은 시간과 지리적 위치에 따라 크게 달라지므로 독립형 PV 설치를 위한 적절한 위치를 선택하는 것이 가장 중요합니다. 따라서 설치 위치의 평가 및 선택을 위해 다음 사항을 고려해야 합니다.
출력 전력을 추정하려면 선택한 사이트의 태양 에너지 평가가 가장 중요합니다. 일사량은 일정 기간 동안 특정 지역에서 받은 태양 에너지의 측정값으로 정의됩니다. 이 데이터는 일사계를 사용하여 찾을 수 있지만 가장 가까운 기상 관측소에서 일사량 데이터를 찾을 수 있으므로 필요하지 않습니다. 태양 에너지를 평가하는 동안 데이터는 다음과 같은 두 가지 방법으로 측정할 수 있습니다.
피크 태양 시간은 계산을 단순화하기 때문에 가장 일반적으로 사용됩니다. "평균 일조 시간과 혼동하지 마십시오. " 및 "일조 피크 시간 "기상청에서 수집할 것입니다. "평균 일조 시간"은 일조 시간을 나타내며 "피크 일조 시간"은 실제 받은 에너지 양(KWh/m 2 )입니다. /낮. 일년 중 모든 달 중에서 가장 낮은 평균 일일 일사량 값을 사용하면 부적합한 기상 조건으로 인해 태양이 가장 적었을 때 시스템이 보다 안정적인 방식으로 작동할 수 있습니다.
독립형 PV 시스템의 크기는 부하 수요에 따라 다릅니다. 부하와 작동 시간은 기기마다 다르므로 에너지 수요 계산 시 특별한 주의가 필요합니다. 부하의 에너지 소비는 부하의 정격 전력(W)에 작동 시간을 곱하여 결정할 수 있습니다. 따라서 단위는 와트 × 시간 또는 간단히 Wh로 표기할 수 있습니다.
에너지 수요 와트시 =전력 정격(와트) × 작동 시간(시간).
따라서 Wh 단위의 일일 총 에너지 수요는 일일 각 기기의 개별 부하 수요를 더하여 계산됩니다.
총 에너지 수요 와트시 =∑(전력 정격(와트) × 작동 시간(시간)).
시스템은 최악의 시나리오, 즉 에너지 수요가 가장 높은 날을 위해 설계되어야 합니다. 가장 높은 수요를 위해 설계된 시스템은 시스템의 신뢰성을 보장합니다. 시스템이 최대 부하 수요를 충족하면 가장 낮은 수요를 충족합니다. 그러나 수요가 가장 높은 시스템을 설계하면 시스템의 전체 비용이 증가합니다. 반면에 시스템은 최대 부하 수요 동안에만 완전히 활용됩니다. 따라서 시스템의 비용과 안정성 중에서 선택해야 합니다.
적절한 인버터를 선택하려면 입력 및 출력 전압과 정격 전류를 모두 지정해야 합니다. 인버터의 출력 전압은 시스템 부하에 의해 지정되며 부하 전류와 배터리 뱅크에서 가져온 전류를 처리할 수 있어야 합니다. 시스템에 연결된 총 부하를 기준으로 인버터 정격 전력을 지정할 수 있습니다.
이 경우 2.5kVA를 가정해 보겠습니다. 따라서 전력 처리 용량이 부하를 실행하는 전력보다 20-30% 더 큰 인버터를 시장에서 선택해야 합니다. 모터 부하의 경우 이러한 기기의 전력 요구량보다 3-5배 높아야 합니다. 컨버터의 경우 충전 컨트롤러는 전류와 전압으로 평가됩니다. 정격 전류는 PV 모듈의 단락 정격 전류를 사용하여 계산됩니다. 전압 값은 배터리의 공칭 전압과 동일합니다.
충전 컨트롤러 정격은 태양광 패널 단락 전류의 125%여야 합니다. 즉, 태양 전지판의 단락 전류보다 25% 커야 합니다.
암페어 단위의 태양광 충전 컨트롤러 크기 =PV의 단락 전류 × 1.25(안전 계수).
예를 들어, 우리 시스템에는 160W 태양광 패널 각각에 6개의 숫자가 필요합니다. 다음은 PV 패널 관련 일자입니다.
PV 모듈 사양이 다음과 같다고 가정합니다.
태양광 충전 컨트롤러의 필수 정격은 =(4개의 패널 x 10A) x 1.25 =50A입니다.
이제 12V DC 시스템 구성을 위해 50A 충전 컨트롤러가 필요합니다.
참고:이 공식은 MPPT Solar 충전기에는 적용되지 않습니다. 적절한 크기는 사용 설명서를 참조하거나 명판 데이터 등급을 확인하십시오.
인버터의 손실과 효율 문제로 인해 인버터의 크기는 전체 부하보다 25% 커야 합니다. 즉, 와트 단위로 요구되는 총 부하의 125% 정격이어야 합니다. 예를 들어 필요한 전력량이 2400W인 경우 인버터 크기는 다음과 같아야 합니다.
2400W x 125%
2400W x 1.25
3000와트
따라서 2400W 부하의 경우 3kW의 인버터가 필요합니다.
이 경우 부하에 의한 일일 에너지 소비량이 2700Wh라고 가정해 보겠습니다. 인버터에는 효율이 있으므로 인버터에 공급되는 에너지가 부하에서 사용하는 에너지보다 많아야 인버터의 손실을 보상할 수 있습니다. 우리의 경우 효율이 90%라고 가정하면 배터리가 인버터에 공급하는 총 에너지는 다음과 같이 주어집니다.
배터리가 인버터 입력에 공급하는 에너지 =2700 / 0.90 =3000Wh/일
인버터 입력 전압을 시스템 전압이라고 합니다. 또한 전체 배터리 팩 전압입니다. 이 시스템 전압은 선택한 개별 배터리 전압, 라인 전류, 최대 허용 전압 강하 및 케이블의 전력 손실에 의해 결정됩니다. 일반적으로 배터리의 전압은 12V이므로 시스템 전압도 마찬가지입니다. 그러나 더 높은 전압이 필요한 경우 12V의 배수여야 합니다(예:12V, 24V, 36V 등).
전류를 줄임으로써 케이블의 전력 손실 및 전압 강하를 줄일 수 있으며, 이는 시스템 전압을 높여서 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 시리즈의 배터리 수가 늘어납니다. 따라서 전력 손실과 시스템 전압 중 하나를 선택해야 합니다. 이제 우리의 경우 24V의 시스템 전압을 고려해 보겠습니다.
배터리 크기를 조정하는 동안 다음과 같이 몇 가지 매개변수를 고려해야 합니다.
DOD가 70%인 12V, 100Ah 배터리가 있다고 가정해 보겠습니다. 따라서 의 사용 가능한 용량은 100Ah × 0.70 =70Ah입니다. 따라서 필요한 충전 용량은 다음과 같이 결정됩니다.
필요한 충전 용량 =배터리가 인버터 입력/시스템 전압에 공급하는 에너지
필요한 충전 용량 =3000Wh/24V =125Ah
이로부터 필요한 배터리 수는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
아니요. 필요한 배터리 수 =필요한 충전 용량 / (100 × 0.7)
아니요. 필요한 배터리 수 =125Ah / (100 × 0.7) =1.78(배터리 2개 반올림)
따라서 12V, 100Ah 배터리 2개가 필요합니다. 하지만 반올림으로 인해 125Ah 대신 140Ah가 필요합니다.
필요한 충전 용량 =2 × 100Ah × 0.7 =140Ah
따라서 위의 충전 용량을 충족하려면 12V, 100Ah 배터리 2개를 병렬로 연결해야 합니다. 그러나 개별 배터리는 12V, 100Ah만 있고 시스템 전압 요구 사항은 24V이므로 아래 그림 2와 같이 24V의 시스템 전압을 얻으려면 두 개의 배터리를 직렬로 연결해야 합니다.
따라서 총 4개의 배터리가 있습니다. 12V, 100A. 2개는 직렬로 연결되고 2개는 병렬로 연결됩니다.
또한, 필요한 배터리 용량은 다음 공식으로 구할 수 있습니다.
시장에서 사용할 수 있는 다양한 크기의 PV 모듈은 다른 수준의 출력을 생성합니다. PV 어레이의 크기를 결정하는 가장 일반적인 방법 중 하나는 다음과 같이 피크 일조 시간에 가장 낮은 평균 일일 일사량(일사량)을 사용하는 것입니다.
PV 어레이의 총 크기(W) =(부하의 일일 에너지 수요(Wh) / TPH ) × 1.25
TPH 위치 는 연간 한 달의 가장 낮은 일일 평균 피크 태양 시간이고 1.25는 배율 인수입니다. 이를 통해 PV 모듈 Nmodules 수 필수는 다음과 같이 결정할 수 있습니다.
N모듈 =PV 어레이의 총 크기(W) / 피크 와트에서 선택한 패널의 정격.
우리의 경우 부하가 3000Wh/일이라고 가정합니다. 필요한 총 WPeak를 알기 위해 태양 전지판 용량의 경우 PFG 계수, 즉
를 사용합니다.총 W피크 PV 패널 용량 =3000 / 3.2(PFG)
=931 W피크
이제 필요한 PV 패널 수는 =931 / 160W =5.8입니다.
이렇게 하면 각각 160W 정격의 태양 전지판 6개가 필요합니다. WPeak를 나누면 정확한 태양 전지판 수를 찾을 수 있습니다. 가용성에 따라 다른 등급(예:100W, 120W 150W 등)에 따라 다릅니다.
참고 :PFG(패널 생성 계수)의 값 예를 들어 미국의 PFG =3.22, EU =293, 태국 =3.43 등 다양한 지역에서 (기후 및 온도 변화로 인해) 다양합니다.
또한 정확한 PGF(패널 생성 계수)를 찾기 위해서는 추가 손실을 고려해야 합니다. 이러한 손실(%)은 다음으로 인해 발생합니다.
태양광 패널의 포스트 유형과 가장 적합한 태양 전지 패널 유형은 무엇입니까?
케이블의 크기는 최대 전류 전달 용량과 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 전압 강하가 최소화되고 저항 손실이 최소화되어야 합니다. 케이블은 실외 환경에 배치되므로 방수 및 자외선 차단이 되어야 합니다.
저전압 시스템에서 전압 강하 문제가 있으므로 케이블은 일반적으로 2% 미만의 최소 전압 강하를 수행해야 합니다. 케이블의 크기가 작으면 에너지 손실이 발생하고 때로는 사고로 이어질 수도 있습니다. 대형화는 경제적으로 저렴하지 않습니다. 케이블의 단면적은 다음과 같습니다.
A =(ρIM L / VD ) × 2
어디서
또한 이 케이블 및 전선 크기 계산기를 사용할 수 있습니다. 또한 적절한 크기의 회로 차단기와 정격 플러그 및 스위치를 사용하십시오.
위의 예를 해결한 예를 들어보겠습니다.
12V, 120W 태양광 패널 시스템 설계 및 설치가 필요한 와트 단위의 다음 전기 부하가 있다고 가정합니다.
이제 태양광 패널의 수, 충전 컨트롤러, 인버터 및 배터리 등의 등급 및 크기를 알아보겠습니다.
일당 총 부하(Wh)
=(40W x 12시간) + (80W x 8시간) + (60W x 6시간)
=1480Wh/일
태양광 패널 시스템에 필요한 전력량
=1480 Wh x 1.3 ... (1.3은 시스템에서 손실된 에너지에 사용되는 계수)
=1924Wh/일
W피크 태양광 패널 용량
=1924Wh /3.2
=601.25 W피크
태양광 패널의 필수 개수
=601.25 / 120W
태양광 패널 수 =태양광 패널 모듈 5개
이렇게 하면 각각 120W에 해당하는 5개의 태양 전지 패널이 부하 요구 사항에 전력을 공급할 수 있습니다.
특정 시간 동안 시스템에 AC 부하만 있고(즉, 배터리에 연결된 추가 및 직접 DC 부하가 없음) 총 요구 전력은 다음과 같습니다.
= 40W + 80W + 60W
=180W
이제 인버터의 손실로 인해 인버터의 정격이 전체 부하보다 25% 커야 합니다.
=180W x 2.5
인버터 정격 및 크기 =225W
부하 전력량 및 작동 시간(시간)
=(40W x 12시간) + (80W x 8시간) + (60W x 6시간)
딥 사이클 배터리의 공칭 전압 =12V
필요한 자치 일수(태양 전지 패널 전원 없이 배터리로 전력 공급) =2일
[(40W x 12시간) + (80W x 8시간) + (60W x 6시간) / (0.85 x 0.6 x 12V)] x 2일
필요한 배터리 용량(암페어시) =483.6Ah
이렇게 하면 2일 동안 자율적으로 사용할 수 있는 12V 500Ah 배터리 용량이 필요합니다.
이 경우 12V, 125Ah 각각 4개의 배터리를 병렬로 연결하여 사용할 수 있습니다.
사용 가능한 배터리 용량이 175Ah, 12V인 경우 3개의 배터리를 사용할 수 있습니다. 암페어시 단위의 필요한 배터리 용량을 사용 가능한 배터리 Ah 등급으로 나누어 정확한 배터리 수를 알 수 있습니다.
필요한 배터리 수 = 필요한 배터리 용량(암페어시) / 사용 가능한 배터리 Ah 등급
충전 컨트롤러는 태양 전지판 단락 전류보다 125%(또는 25% 더 커야 함)해야 합니다.
Amp 단위의 태양광 충전 컨트롤러 크기 =PV의 단락 전류 × 1.25
PV 모듈 사양
태양광 충전 컨트롤러의 필수 정격은 =(5개의 패널 x 8.8A) x 1.25 =44A입니다.
그러므로 다음으로 가장 가까운 정격 충전 컨트롤러인 45A를 사용할 수 있습니다.
이 방법은 MPPT 태양열 충전기의 정확한 크기를 찾는 데 사용할 수 없습니다. 제조사에서 제공하는 사용설명서를 참조하거나 명판에 인쇄된 등급을 확인하세요.
다음 도구와 차트가 있는 설명 게시물을 사용하여 전선 및 케이블, 스위치 및 플러그, 회로 차단기의 정확한 정격 전류를 찾으십시오.
결론
독립형 PV 시스템은 쉽게 구할 수 있는 친환경적인 태양 에너지를 활용하는 훌륭한 방법입니다. 소형, 중형 및 대규모 에너지 요구 사항에 대한 설계 및 설치가 편리하고 안정적입니다. 이러한 시스템은 전 세계 거의 모든 곳, 특히 외딴 지역에서 전기를 사용할 수 있도록 합니다. 이는 에너지 소비자를 유틸리티 및 석탄, 천연 가스 등과 같은 기타 에너지원으로부터 독립적으로 만듭니다.
이러한 시스템은 환경에 부정적인 영향을 미치지 않으며 설치 후 오랜 기간 동안 에너지를 제공할 수 있습니다. 위의 체계적인 설계 및 설치는 현대 사회에서 깨끗하고 지속 가능한 에너지에 대한 우리의 필요성에 대한 유용한 지침을 제공합니다.
산업기술
Q&A:보다 효율적인 가스 분배로 비용을 절감하고 안전을 개선하는 방법 가스 분배 시스템은 정유소, 연구 시설, 실험실 및 기타 산업 현장의 효율적인 운영에 매우 중요합니다. 그러나 이러한 시설 중 하나를 운영하는 경우 가스 분배 및 배송이 주요 비즈니스가 아닙니다. 다른 중요한 운영 우선 순위에 시간과 자원을 할애하고 있을 가능성이 큽니다. 그러나 시스템을 사내에서 설계했든 가스 공급업체의 도움으로 조립했든 가스 공급 시스템을 최적화하여 현장 안전을 강화하고 총 운영 비용을 절감할 수 있는 기회가 있을 수 있습니다. 실제로
유체 시스템 누출의 일반적인 원인 및 비용 Nick Iverson, 북미 현장 엔지니어 유체 시스템 누출은 대부분의 공장에서 흔히 발생합니다. 공장의 안전과 수익성을 유지해야 하는 책임이 있기 때문에 아주 작은 누출이라도 문제가 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 누출이 발생하는 방법과 이유, 누출을 찾아서 테스트하는 방법, 궁극적으로 공장 전체에서 누출을 해결하고 줄이기 위한 전략을 개발하는 방법을 이해하는 것이 도움이 됩니다. 누출 비용 누출은 공장에서 흔히 발생하지만 누출을 신속하게 해결하고 향후 누출을 방지하기 위한 계