Έρευνα και μάθηση

Το άρθρο αυτό έχει σκοπό την κατανόηση των χαρακτηριστικών του ηλεκτρικού ρεύματος. Η κατανόηση αυτών των χαρακτηριστικών είναι το κλειδί για να μπορεί ο καθένας να κάνει υπολογισμούς, ανάλυση απαιτήσεων και κάθε απαραίτητη μετατροπή στις διάφορες μονάδες μέτρησης που χρησιμοποιούνται στα μικρά ενεργειακά συστήματα.

thumb

Οι μπαταρίες έχουν ετικέτες με τα χαρακτηριστικά τους. Αυτό είναι απαραίτητο για να κάνουμε τους υπολογισμούς μας. Αυτή η μπαταρία δίνει τάση 12V και έχει χωρητικότητα 45Ah.

Τα χαρακτηριστικά – συντομογραφίες λοιπόν που συναντάμε πολλές φορές είναι τα παρακάτω :

  • Watts ( βατ )
  • Amps ( αμπέρ )
  • Volts ( βολτ )
  • Watt/hours ( βατώρες )
  • Amp/hours ( αμπερώρια )

Λίγα λόγια και κάποιοι απλοί τύποι αρκούν για να μπορεί κάποιος να κάνει του υπολογισμούς που χρειάζεται. Πολύ συχνά χρησιμοποιείται το παράδειγμα  με το νερό. Δηλαδή παρομοιάζεται το δίκτυο ηλεκτρικού ρεύματος με το δίκτυο σωληνώσεων του νερού.

Amps

Τα αμπέρ ( amperes ) αποτελούν το μέσο μέτρησης της ροής ηλεκτρονίων σε ένα καλώδιο. Σε αναλογία μπορεί να πει κάποιος πως είναι σαν την ροή νερού σε έναν σωλήνα που μπορεί να μετρηθεί σε λίτρα/λεπτο. Συνοπτικά τα αμπέρ αντιπροσωπεύουν την ένταση της ροής του ρεύματος. Δεν είναι πολύ σύνηθες οι συσκευές να αναγράφουν ως κύρια ένδειξη την ένταση σε αμπέρ, αλλά την κατανάλωση σε watt που είναι πιο ευκολονόητη ένδειξη.

Amps = Watts / Volts 

Volts

Η τάση ( voltage ) αντιπροσωπεύει την διαφορά δυναμικού ανάμεσα σε δύο σημεία. Η τάση είναι κατά αναλογία η πίεση που υπάρχει σε ένα σωλήνα νερού. Η αύξηση της τάσης – πίεσης αυξάνει και την ένταση του ρεύματος. Στις μπαταρίες που μας ενδιαφέρουν, η διαφορά τάσης συμβαίνει ανάμεσα στους δύο πόλους ( + / – ). Ανάμεσα λοιπόν στους δύο πόλους παρεμβάλλεται το δίκτυό μας το οποίο έχει πίεση – τάση όσο δημιουργεί η μπαταρία μας. Συνήθως είναι 12V. Η τάση σαν χαρακτηριστικό μας ενδιαφέρει καθώς αποτελεί χαρακτηριστικό των συσκευών και αναγράφεται πάνω τους. Η πηγή ενέργειας και οι συσκευές πρέπει να είναι της ίδιας τάσης.

Volts = Watts / Amps

Watts

Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη τιμή που όλοι μπορούν και αναγνωρίζουν στις ετικέτες των ηλεκτρικών συσκευών, ως κατανάλωση. Αν για παράδειγμα μια συσκευή έχει αναγραφόμενη τιμή 500w , αυτό σημαίνει πως θα καταναλώσει αυτά τα 500w σε μια ώρα. Αν για παράδειγμα μείνει σε λειτουργία 3 ώρες θα καταναλώσει 1500w.  Στην πραγματικότητα τα watt είναι το αποτέλεσμα του πολαπλασιασμού των ampere Χ των Volt.

Watts = Volts * Amperes

Παράδειγμα : μια συσκευή που λειτουργεί σε τάση 12V και απαιτεί ένταση 1Amp θα έχει κατανάλωση 12 Χ 1 = 12w. Για λόγους πρακτικούς η αναγραφή απευθείας της κατανάλωσης σε watt είναι αυτό που βλέπουμε συνήθως. Αν όμως κάποια συσκευή δεν γράφει κατανάλωση σε watt, αλλά έχει την τάση και την ένταση, κανένα πρόβλημα. Το γινόμενο αυτών των δύο είναι τα γνωστά μας watt.

Watt/hours

Η έννοια αυτή δεν είναι κάτι καινούριο, απλά μπαίνει μέσα και ο παράγοντας του χρόνου που μετριέται σε ώρες. Οι βατώρες λοιπόν είναι απλά το πόσα watt ανά ώρα που περνά. Με αυτή την μονάδα μπορεί να μετρηθεί για παράδειγμα η απαίτηση ενός συστήματος σε ενέργεια. Αν έχουμε π.χ 3 συσκευές ( 2 λάμπες – 10w , 1 ανεμιστήρα 35w ) και θέλουμε να λειτουργούν για 5 ώρες την ημέρα, τότε οι απαιτήσεις του συστήματος είναι (10+10+35) * 5 = 275watt/hours. Οι συσκευές αυτές λοιπόν θα καταναλώσουν συνολικά μέσα στην μέρα 275 βατώρες και εμείς πρέπει να σχεδιάσουμε ένα σύστημα που θα μπορεί να καλύψει αυτή την ανάγκη. Αν το νούμερο αυτό είναι πάνω από 1000 βατώρες , τότε πρόκειται για τις γνωστές σε όλους μας κιλοβατώρες.

Amp/hours

Από την άλλη πλευρά τα αμπερώρια, επίσης δεν αποτελούν κάποια καινούρια έννοια αλλά είναι  τα αμπέρ σε συνάρτηση με τον χρόνο και χρησιμεύει για να μετράμε την χωρητικότητα μιας μπαταρίας. Η ερμηνεία της τιμής Ah που συνήθως γράφει το καρτελάκι μιας μπαταρίας είναι απλή. Αν για παράδειγμα μια μπαταρία 12v γράφει 33Ah τότε σημαίνει πως μπορεί να μας παρέχει ρεύμα τάσης 12v και έντασης 1 ampere για 33 ώρες. Όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω μια τέτοια συσκευή θα είχε κατανάλωση 12w. Για να καταλάβει κάποιος στην πράξη τι σημαίνει αυτό ένας δυνατός προβολέας ασφαλείας LED στα 12v συνήθως έχει κατανάλωση 10w. Ένας τέτοιος λοιπόν προβολέας θα μπορούσε να λειτουργήσει πάνω από 33 ώρες συνεχόμενα από την εν λόγω μπαταρία. Ένα ακόμη παράδειγμα : Αν το σύστημα που υπολογίσαμε πριν με τις απαιτήσεις των 275 βατόρων την ημέρα θέλουμε να έχει και αυτονομία 5 ημερών ( δηλαδή αν έχει κακοκαιρία και δεν φορτίζονται οι μπαταρίες να αντέξει τουλάχιστον 5 μέρες ) τότε πρέπει να φροντίσουμε για μπαταρία με ανάλογη χωρητικότητα:

Απαιτήσεις : 275 * 5 = 1375 watt/hour

Εφόσον ισχύει πως Watts = Volts * Amperes

Τότε η διαίρεση των W/hours με την τάση θα μας δώσει την απαιτούμενη χωρητικότητα

Ah = Watt-hours / V

1375 / 12 = 114,5 Ah

Αν μας ενδιέφερε μόνο μια ημέρα αυτονομία τότε διαιρούμε απευθείας τις βατώρες που υπολογίσαμε με το 12 ( αυτή είναι συνήθως η τάση στα μικρά φωτοβολταϊκά ).

275/12 = 22.9Ah

Με αυτό τον τρόπο υπολογίσουμε την απαιτούμενη μπαταρία στην πράξη.

Εφαρμογή στην σύνδεση μπαταριών

Αν συνδέσουμε μπαταρίες παράλληλα, προστίθενται τα αμπερώριά τους.

Αν συνδέσουμε μπαταρίες σε σειρά, προστίθενται οι τάσεις τους.

Περισσότερα για τις μπαταρίες φωτοβολταϊκών και την συνδεσμολογίας τους μπορείτε να βρείτε εδώ.

Περισσότερες πηγές :

(Visited 22,358 times, 4 visits today)

Leave a Reply

Your email address will not be published.