تعداد پنل خورشیدی موردنیاز یک خانه از متراژ ساختمان یا تعداد اتاق‌ها به دست نمی‌آید؛ فقط از روی مصرف برق به دست میآید. روش استاندارد سه گام دارد: میانگین مصرف روزانهٔ خانه را برحسب کیلوواتساعت از قبض بیرون بکشید، آن را بر ساعت اوج تابش منطقه و بر ضریب عملکرد سیستم تقسیم کنید تا توان آرایه برحسب کیلووات به دست بیاید، سپس توان آرایه را بر توان اسمی هر پنل تقسیم کنید تا تعداد پنل معلوم شود. برای یک خانهٔ مسکونی معمولی در ایران این عدد در بیشتر موارد بین حدود چهار تا چهارده پنل می‌افتد، ولی هر عددی که بدون خواندن قبض به شما گفته شود حدس است، نه محاسبه.
سه فرمولی که کل ماجرا را می‌سازند
- میانگین مصرف روزانه (کیلوواتساعت) = مصرف دورهٔ قبض ÷ تعداد روزهای همان دوره
- توان آرایه (کیلووات) = مصرف روزانه ÷ (ساعت اوج تابش × ضریب عملکرد سیستم)
- تعداد پنل = (توان آرایه × ۱۰۰۰) ÷ توان اسمی هر پنل برحسب وات، رو به بالا گرد شود
بقیهٔ این مقاله توضیح می‌دهد هر عدد را از کجا بیاورید و کجا این حساب ساده در دنیای واقعی خطا می‌دهد. اگر می‌خواهید همین سه فرمول را بدون کاغذ اجرا کنید، ماشین‌حساب برآورد سیستم خورشیدی همین مسیر را با مقادیر پیش‌فرض اقلیم ایران برایتان طی میکند.
گام اول: مصرف واقعی خانه را از قبض بخوانید
روی قبض برق، عددی که به کار میآید «مصرف دوره» برحسب کیلوواتساعت است، نه مبلغ. مبلغ به پلهٔ تعرفه و فصل وابسته است و چیزی دربارهٔ انرژی به شما نمی‌گوید؛ کیلوواتساعت همان چیزی است که پنل باید تولیدش کند.
میانگین‌گیری درست
یک دورهٔ دوماهه به‌تنهایی گمراه‌کننده است. دست‌کم چهار قبض پیاپی و ترجیحاً قبض‌های یک سال کامل را جمع بزنید و بر تعداد کل روزها تقسیم کنید. تابستان با کولر و زمستان با پمپ و روشنایی، دو تصویر کاملاً متفاوت از یک خانه می‌دهند و طراحی بر پایهٔ فقط یکی از آن‌ها یا سیستم را بزرگ‌تر از نیاز میکند یا کوچک‌تر.
مثال: مجموع مصرف چهار دورهٔ دوماهه برابر ۲۴۰۰ کیلوواتساعت در ۲۴۰ روز است؛ میانگین روزانه می‌شود ۱۰ کیلوواتساعت.
اگر هنوز قبضی ندارید
برای ساختمان تازه‌ساز، فهرست بارها را بنویسید: توان هر دستگاه برحسب وات ضربدر ساعت کارکرد روزانه، تقسیم بر ۱۰۰۰، تا انرژی روزانهٔ آن دستگاه برحسب کیلوواتساعت به دست بیاید؛ جمع همهٔ دستگاه‌ها عدد پایه است. یخچال، کولر گازی و آبگرمکن برقی معمولاً بیش از نیمی از این جدول را می‌سازند.
گام دوم: از انرژی روزانه به توان آرایه
ساعت اوج تابش
ساعت اوج تابش یا PSH یعنی معادل چند ساعت تابش با شدت ۱۰۰۰ وات بر متر مربع در طول یک شبانه‌روز به سطح پنل می‌رسد. در بیشتر مناطق ایران این عدد در میانگین سالانه حدوداً بین ۴٫۵ تا ۵٫۵ ساعت است و در آذربایجان شرقی نزدیک به ۴٫۵ تا ۵ ساعت؛ عدد دقیق به عرض جغرافیایی، شیب و جهت نصب، و فصل بستگی دارد. تعریف کامل این کمیت در مقالهٔ ساعت اوج تابش خورشید یا PSH چیست آمده است. برای برآورد محافظه‌کارانه، عدد پایین بازه را بگذارید.
ضریب عملکرد سیستم
هیچ سیستمی همهٔ انرژی تابیده‌شده را تحویل نمی‌دهد. افت ناشی از دمای سلول، تلفات کابل DC و AC، راندمان اینورتر، گرد و غبار روی شیشه و عدم تطابق پنلها روی هم جمع می‌شود. در عمل ضریب عملکرد یک سیستم تمیز و درست‌نصب‌شده معمولاً در بازهٔ حدود ۰٫۷۵ تا ۰٫۸۵ می‌افتد و مقدار دقیقش به سایت و تجهیزات بستگی دارد. در این مقاله همه‌جا ۰٫۷۵ گذاشته‌ایم تا برآورد به سمت ایمن متمایل باشد.
با PSH برابر ۴٫۵ ساعت و ضریب ۰٫۷۵، هر یک کیلووات آرایه به‌طور میانگین حدود ۳٫۴ کیلوواتساعت در روز تولید میکند. این عدد کلید همهٔ برآوردهای بعدی است و پاسخ سرراست پرسش «پنل خورشیدی چقدر برق تولید میکند» هم هست: یک پنل ۵۵۰ واتی در همین شرایط چیزی حدود ۱٫۹ کیلوواتساعت در روز.
گام سوم: از کیلووات به تعداد پنل
توان آرایه را بر توان اسمی پنل تقسیم کنید. پنل‌های رایج امروز در بازهٔ حدود ۴۵۰ تا ۶۰۰ وات هستند و پنل‌های مونوکریستال تجاری راندمانی حدوداً بین ۱۹ تا ۲۳ درصد دارند؛ عدد دقیق روی دیتاشیت همان مدل نوشته شده است. توان‌ها و ابعاد را می‌توانید در صفحهٔ پنل‌های خورشیدی کنار هم مقایسه کنید.
یک نکتهٔ عملی که در محاسبهٔ کاغذی دیده نمی‌شود: تعداد پنل را نمی‌توان هر عدد دلخواهی گذاشت. پنلها باید در رشته‌هایی بسته شوند که ولتاژ و جریانشان در پنجرهٔ MPPT اینورتر بنشیند. برای همین گاهی از ۹ پنل به ۱۰ پنل می‌روید، نه چون انرژی بیشتری لازم دارید، بلکه چون رشته باید متقارن بسته شود.
جدول برآورد تعداد پنل بر اساس مصرف
جدول زیر دقیقاً همان سه فرمول بالاست با PSH برابر ۴٫۵ ساعت و ضریب عملکرد ۰٫۷۵. این اعداد برآورد هستند، نه طراحی؛ طراحی نهایی به تابش واقعی سایت، سایه، سازهٔ بام و مدل دقیق پنل و اینورتر بستگی دارد.
| مصرف ماهانه (کیلوواتساعت) | میانگین روزانه | توان آرایه (کیلووات) | پنل ۴۵۰ واتی | پنل ۵۸۰ واتی | سطح تقریبی ماژول |
|---|---|---|---|---|---|
| ۲۰۰ | ۶٫۷ | ۲٫۰ | ۵ عدد | ۴ عدد | حدود ۱۲ متر مربع |
| ۳۰۰ | ۱۰ | ۳٫۰ | ۷ عدد | ۶ عدد | حدود ۱۷ متر مربع |
| ۴۵۰ | ۱۵ | ۴٫۴ | ۱۰ عدد | ۸ عدد | حدود ۲۴ متر مربع |
| ۶۰۰ | ۲۰ | ۵٫۹ | ۱۴ عدد | ۱۱ عدد | حدود ۳۴ متر مربع |
| ۹۰۰ | ۳۰ | ۸٫۹ | ۲۰ عدد | ۱۶ عدد | حدود ۴۸ متر مربع |
آنگرید و آفگرید دو جور سایز میشوند
سیستم آنگرید: اندازه بر مبنای مصرف سالانه
در سیستم متصل به شبکه، خودِ شبکه نقش ذخیرهساز را بازی میکند: تولید مازاد روز به شبکه می‌رود و کمبود شب از شبکه گرفته می‌شود. بنابراین معیار درست «مصرف سالانه» است، نه بدترین روز سال. همان جدول بالا برای همین حالت نوشته شده و این دقیقاً همان چیزی است که جستجوی «محاسبه پنل خورشیدی بدون باتری» دنبال آن است.
سیستم آفگرید: اندازه بر مبنای بدترین ماه
در سیستم مستقل از شبکه هیچ پشتیبانی وجود ندارد، پس باید بر مبنای ماهی طراحی کنید که کمترین تابش و بیشترین مصرف را دارد. علاوه بر آن باید «روزهای خودگردانی» تعریف کنید: بانک باتری باید بتواند مصرف یک تا دو روز ابری را بدون کمک خورشید تأمین کند. عمق دشارژ مجاز هم وارد حساب می‌شود؛ باتری LiFePO4 معمولاً تا حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد ظرفیت اسمی و باتری اسیدی حدود ۵۰ درصد را قابل استفاده میکند. نتیجه این است که آرایهٔ آفگرید برای همان خانه معمولاً به‌طور محسوسی بزرگ‌تر از آرایهٔ آنگرید درمی‌آید. تفاوت این سه معماری در مقایسهٔ اینورتر آنگرید، آفگرید و هیبرید باز شده است.
بام: متراژ، جهت، شیب و سایه
چند متر مربع لازم است
سطح خودِ ماژولها برای هر کیلووات حدوداً ۵ تا ۶ متر مربع است. اما روی بام مسطح باید فاصلهٔ بین ردیف‌ها را هم حساب کنید تا ردیف جلویی روی ردیف پشتی سایه نیندازد؛ با استراکچر شیبدار، عدد واقع‌بینانه چیزی حدود ۸ تا ۱۲ متر مربع بام به ازای هر کیلووات است. روی بام شیبدار که پنل هم‌شیب سقف نصب می‌شود، همان ۵ تا ۶ متر مربع کافی است. پس پاسخ «چند متر پنل خورشیدی برای خانه» به نوع بام بستگی دارد، نه فقط به توان سیستم.
جهت و شیب
در نیم‌کرهٔ شمالی بهترین جهت رو به جنوب است. شیب بهینهٔ سالانه تقریباً برابر عرض جغرافیایی محل است؛ برای شهرهای شمال‌غرب ایران یعنی شیبی نزدیک به ۳۰ تا ۳۸ درجه. انحراف تا حدود ۱۵ درجه از جنوب معمولاً افت محسوسی ندارد، اما نصب رو به شرق یا غرب از تولید سالانه کم میکند و همین یعنی برای رسیدن به همان انرژی به پنل بیشتری نیاز خواهید داشت.
سایه
سایه در سیستم خورشیدی رفتار خطی ندارد. سایهٔ یک دودکش، تانکر آب یا تیر برق روی چند سلول می‌تواند خروجی کل رشته را پایین بکشد. پیش از خرید، مسیر سایه را در ساعت‌های میانی روز و در زمستان که خورشید پایین‌تر است بررسی کنید.
سه دلیلی که سیستم واقعی به پنل بیشتری نیاز پیدا میکند
- افت سالانهٔ توان. پنلها هر سال کسری از توان خود را از دست می‌دهند و دیتاشیت‌ها معمولاً افت سالانهٔ کمتر از یک درصد را ضمانت می‌کنند. اگر می‌خواهید سیستم در سال دهم هم مصرف را بپوشاند، امروز باید کمی بزرگ‌تر ببندید.
- رشد مصرف. یک کولر گازی جدید یا آبگرمکن برقی، سیستمی را که دقیقاً اندازهٔ مصرف امروز بسته شده به‌سرعت کوچک میکند. اضافه‌کردن پنل در آینده یعنی بازبینی رشته‌ها و گاهی تعویض اینورتر.
- شرایط واقعی سایت. ضریب ۰٫۷۵ برای سیستمی است که تمیز نگه داشته می‌شود. در مناطق پرگرد و غبار، شست‌وشوی دوره‌ای بخشی از طراحی است؛ نکات نگهداری سیستم خورشیدی این بخش را پوشش می‌دهد.
عدد اولیه را با ماشین‌حساب برآورد سیستم خورشیدی بگیرید و اگر می‌خواهید به طراحی و استعلام دقیق برسید، مصرف ماهانه، متراژ و جهت بام و نوع سیستم موردنظرتان را در فرم درخواست استعلام قیمت ثبت کنید. اگر هنوز بین مدل‌های پنل مردد هستید، راهنمای انتخاب پنل خورشیدی معیارهای مقایسه را فهرست کرده است.
پرسش‌های پرتکرار
برای یک خانهٔ ۱۵۰ متری چند پنل خورشیدی لازم است؟
متراژ خانه ملاک نیست. دو خانهٔ ۱۵۰ متری میتوانند مصرفی دو برابر یکدیگر داشته باشند. عددی که باید بدانید مصرف ماهانه بر حسب کیلوواتساعت روی قبض است؛ با همان عدد و فرمول سهمرحلهای، تعداد پنل در چند دقیقه به دست میآید.
یک پنل خورشیدی ۵۵۰ وات در روز چقدر برق تولید میکند؟
با ساعت اوج تابش حدود ۴٫۵ ساعت و ضریب عملکرد ۰٫۷۵، یک پنل ۵۵۰ واتی به‌طور میانگین چیزی حدود ۱٫۹ کیلوواتساعت در روز تولید میکند. این میانگین سالانه است؛ در روزهای تابستان بیشتر و در روزهای ابری زمستان بسیار کمتر خواهد بود.
برای ۵ کیلووات پنل خورشیدی چند متر مربع بام لازم است؟
سطح خود ماژولها حدود ۲۵ تا ۳۰ متر مربع است. روی بام مسطح که پنلها با استراکچر شیبدار و با فاصلهٔ ضد سایه نصب میشوند، به حدود ۴۰ تا ۶۰ متر مربع بام آزاد نیاز دارید. روی بام شیبدار جنوبی همان ۲۵ تا ۳۰ متر مربع کافی است.
سیستم بدون باتری به پنل کمتری نیاز دارد؟
معمولاً بله. در سیستم آنگرید بر مبنای مصرف سالانه طراحی میکنید و شبکه نقش ذخیرهساز را بازی میکند، در حالی که سیستم آفگرید باید بر مبنای بدترین ماه سال و با احتساب روزهای خودگردانی و عمق دشارژ باتری طراحی شود.
محصولات مرتبط
همهٔ محصولات «پنل خورشیدی»
اینورتر هایبرید خورشیدی مدال پاور ۶ کیلووات
