Quantos painéis solares são necessários para um inversor de 10kva?

Kilovolt amps é uma medida da potência aparente mas não da potência real. É simplesmente uma declaração de 1.000 amps de voltagem. Às vezes é usado para representar quanta energia um dispositivo requer em vez de watts (por qualquer razão). Muitas vezes eu tenho uma pergunta quando ajudo outros a instalar equipamentos solares, eles começam dizendo algo como "Eu sempre quero 5.000 watts disponíveis, 24 horas por dia". Eles estão essencialmente dizendo que seus painéis solares e baterias devem sempre fornecer-lhes uma certa quantidade de energia a qualquer momento (que neste caso é de 5 kW). Mas é uma medida de fluxo de corrente necessária para acionar um determinado dispositivo, como um liquidificador de 500W ou um secador de cabelo de 1.850W. Quando pensamos em termos de potência precisamos de introduzir o conceito de tempo e é por isso que acredito que as pessoas introduzem a unidade kVa.

Para entender isto, suponha que eu tenho uma bateria que pode fornecer 500W a 24-volts durante 10 minutos e eu ligo um liquidificador de 500W a 24-volts DC. Isso significa que a bateria pode operar o misturador por 10 minutos antes de ser drenada (ignorando a curva de descarga de uma bateria e que os misturadores DC provavelmente não existem). A classificação de "500 watt" significa que requer 500W de energia contínua para funcionar. No mundo das centrais eléctricas não costumamos pensar "quanto tempo pode algo funcionar" porque a rede eléctrica está cheia de energia mas um sistema solar que depende de baterias não está. Há uma quantidade definida de energia proveniente do sistema e que é a potência gerada pelos painéis solares em qualquer momento mais a potência restante nas baterias. Para isso pensamos em quilowatts-hora, que é 1.000 watts de potência por uma hora.

Por que acima especifiquei 24-bolt para o liquidificador? Por que não apenas um liquidificador de 500W? Porque a voltagem é potencial que você pode pensar como pressão em uma linha de água e quanto maior a voltagem, menos corrente é necessária. A corrente é a medida do "fluxo de electrões" através do circuito que mede em amperes. Estes estão relacionados assim:

[matemática]watts = voltagem * ampères[/math]

Então o nosso misturador de 500w 24-volts puxará 20,8 ampères quando estiver operando em potência máxima

[matemática]ampères = watts / volts[/math]

mas se o misturador fosse um misturador de 12-volts ele precisaria de duas vezes mais corrente porque ele tem metade do potencial para funcionar do que um modelo de 24-volts. Quanto maior a corrente necessária, maior o fio necessário para lidar com todos os elétrons que passam pelo circuito. Pense em uma palha e uma quantidade de líquido que você precisa para movimentar-se através dela. Quanto mais líquido, maior a pressão sobre a palha. Como a electricidade é o movimento da matéria, isto cria fricção que é o calor. Um fio que é muito pequeno (tem muito pouco condutor) para uma determinada amperagem fica quente e queima. Coloque um fio de 40 AWG através dos terminais positivos e negativos de uma bateria de carro de 12 volts (baixa voltagem) e ele fritou quase antes que você possa tirar as mãos de cima dele.

Por esta razão é melhor pensar em amperagem horas quando se trata de sistemas solares porque a energia não é (aparentemente) infinita. Uma bateria tem uma determinada classificação de amperes-horas que é um consumo contínuo de 1 ampère por 1 hora.

[matemática]tempo de uso = amperes-horas de bateria / amperes necessários [/math]

Uma bateria de 250 amperes-hora (ah) pode acender uma lâmpada que requer 1 ampère por 250 horas, uma lâmpada de 2 amperes por 125 horas, e uma lâmpada de 25 amperes por 10 horas, ou uma lâmpada de 250 amperes por 1 hora. Naturalmente, uma lâmpada de 500 ampère drenaria a bateria em 30 minutos.

Painéis solares são similares. Eles são classificados em watts e voltagem. A maioria dos painéis são classificados para cerca de 15-20 volts abertos (sem carga) isto é porque carregar uma bateria de 12 volts requer na verdade cerca de 15 volts de potencial. O tamanho do painel determina sua corrente, painéis maiores produzem mais corrente (amps = watts / volts), sendo que os volts são fixos. Os painéis maiores são 24v mas podem ser ligados em série para atingir uma tensão muito mais elevada.

Agora as suas perguntas levam-me a crer que pretende ligar o inversor ao bus com a saída do controlador de carga e accionar directamente um inversor. Usando kVa precisamos de encontrar uma corrente mínima que forneça 1.000 kVa. Em directo onde a fase e a corrente nunca mudam kVa é igual ao kWh, o que significa que precisa de 1.000 W continuamente para o inversor. Tenha em mente que num sistema de 12v para um inversor produzir 1.000 watts a corrente é de 1000W / 12v = 83 amps. 83 amperes não é um fluxo pequeno e irá requerer pelo menos 3AWG embora 2 seja o tamanho do fio mais seguro. Também é corrente contínua, o que significa que perderá tensão à medida que o fio aumenta de comprimento, pelo que a ligação do bus ao inversor deve ser a mais pequena possível, mesmo 8″. Mesmo a 24v são 41,4 amps, ainda assim muito. Eu sugeria painéis solares de 24v com um controlador MPPT carregando um banco de baterias de 48v.

Agora até a última parte do sistema. Você está precisando disto 24 horas por dia? Então você vai precisar de baterias. Mesmo que seja para uso diurno, eu suspeito que você precisará de baterias para suavizar a energia do inversor, pois o inversor será conectado ao barramento principal de baterias (saída do controlador de carga, baterias e inversor no mesmo barramento). Se você precisar de 1.000 Wh o tempo todo, você precisará de muita energia de bateria. Durante talvez 14 horas por dia (16 para altas latitudes), você precisará de baterias para fornecer os 1.000 Wh. As baterias solares podem facilmente fazer talvez 400ah para os grandes. Você vai precisar de cerca de três destas por hora de escuridão, então você está olhando para até 48 destas e elas serão muito caras. Você pode esperar cerca de 10-12 anos de vida como a maioria, pois você irá drená-las seriamente todas as noites (o dobro do número de baterias é melhor para uma vida longa).

1,000 Wh contínuo é muito. A média de uso doméstico americano é de 12 kWh por dia. Você está falando aproximadamente o dobro disso.