Самостоятельный расчёт мощности солнечных батарей для дома

Пример расчета солнечных батарей для дома

Сознаемся мы себе или нет – сути это не меняет. Очень часто мы, приступая к реализации серьезных, тем более, менее серьезных своих планов, пренебрегаем проектами или расчетами. Это, как правило, не приводит к ожидаемым результатам, либо итоговые временные или материальные затраты оказываются совсем не ожидаемыми. Конечно же все необходимо считать. С этим вряд ли кто не согласится.

Что касается солнечных батарей, расчет их мощности просто необходим, поскольку малейшее отклонение в любую сторону приводит к изменению материальных затрат на порядок.

Есть еще одна бесспорная польза от процедуры расчета – формируется осознанное четкое понимание порядка эксплуатации будущей солнечной электростанции. Только человек, эксплуатировавший в своем доме автономную систему электроснабжения, до конца поймет, что это означает.

А понимание это сводится к одному: как сохранить каждый Ватт*час добытой энергии. В доме, электроснабжение которого осуществляется автономной системой, вы не увидите без надобности светящихся ламп освещения, как это часто бывает при традиционном электроснабжении.

В процессе пользования солнечной электростанции у вас в доме могут появиться такие приборы, как датчики движения, таймеры для автоматического управления освещением, фотореле для управления наружным освещением и т.д. Это войдет в привычную норму.

Вы не удивляйтесь, что я уделяю этому вопросу столько времени. Это действительно следует знать и понимать. Кто-то отнесет необходимость контроля каждого Ватт*час к недостаткам, я с ним не соглашусь.

Во-первых, давайте вспомним тех у кого других вариантов электроснабжения просто нет. Во-вторых, когда это здравая экономия стала, вдруг, недостатком! Согласитесь, было бы расточительно “вбухивать” заведомо бОльшие деньги в систему электроснабжения только для того, чтобы бесконтрольно транжирить энергию.

Начало расчета солнечной электростанции заключается в подсчете суммарной нагрузки потребления вашего дома. Примеров таких расчетов в разных интерпретациях много, и с описательной частью, и в режиме он-лайн. Ничего нового в данном случае выдумывать не стоит. Сначала ставится цель, потом ищутся пути её достижения. Также и здесь: сначала выясняются потребности, а потом рассчитываются технические и материальные возможности их удовлетворения.

Подсчет суммарной нагрузки потребления

Это первый этап расчета. Начинается он с того, что вы берете чистый лист бумаги и на нем составляете перечень всех приборов и устройств, которые, как вы предполагаете, будут использоваться в доме. Для начала делаете этот перечень не вникая в количественный и качественный его состав. На первом этапе расчета, если вам не приходилось его делать, трудно сделать заключение о том, целесообразно или нет оставлять тот или иной прибор в списке. Добавлять, вычеркивать или заменять будем после, когда порядок материальных затрат будет ясен.

Следующим шагом будет выяснение потребляемой мощности каждого из приборов. Это можно выяснить из паспортов на приборы или посмотреть бирки на самих приборах, где указаны их характеристики, в том числе и мощность потребления. В крайнем случае, если нет паспортов и бирок, можно выяснить необходимую информацию у менеджеров продаж в магазинах. Ну и, наконец, у вас же под рукой интернет, эти данные можно поискать через поисковые системы.

Я же проставляю ориентировочные числа, только лишь для того, чтобы показать порядок действий:

НаименованиеМощность, Вт
Энергосберегающая лампа11
Энергосберегающая лампа8
Телевизор150
Электронасос600
Утюг1500
Ноутбук350
Холодильник250
Электрочайник1000
Стиральная машина1500
Микроволновая печь1500
Пылесос700

Если вы обратили внимание на первые две позиции, то, как видите, я разделил лампы с разной мощностью потребления. Нет необходимости в маленьких и редко посещаемых помещениях ставить лампы такие же, как и в жилых комнатах. А поскольку следующим шагом будет простановка общего времени работы этих приборов в течение суток, то и нет смысла эти лампы объединять в одной позиции.

Проставляем количество и общее время работы в сутки:

Наименование Мощность, ВтКол-во, шт.Время, час
Энергосберегающая лампа1154,0
Энергосберегающая лампа830,2
Телевизор15011,5
Электронасос60010,6
Утюг150010,3
Ноутбук35011,0
Холодильник250112,0
Электрочайник100011,0
Стиральная машина150010,4
Микроволновая печь150011,0
Пылесос70010,3

Следует пояснить результаты в последнем столбце. К примеру, если вы пылесосом пользуетесь не ежедневно, а один раз в неделю по 2 часа, то в месяц общее время составит 2 Х 4 = 8 часов, т.е. в сутки 8 часов : 30 = 0,3 часа. То же самое и с насосом. Если вам приходится накачивать воду, предположим, два раза в неделю и этот процесс длится 2 часа, то 2 Х 2 = 4 часа, 4 Х 4 = 16 часов, 16 : 30 = 0,6 часов. Разумеется округляете в большую сторону.

Теперь мы можем посчитать сколько каждый из приборов потребляет электроэнергии в сутки:

Наименование Мощность, ВтКол-во, шт.Время, часВт*час
Энергосберегающая лампа1154,0220,0
Энергосберегающая лампа830,24,8
Телевизор15011,5225,0
Электронасос60010,6360,0
Утюг150010,3450,0
Ноутбук35011,0350,0
Холодильник250112,03000,0
Электрочайник100011,01000,0
Стиральная машина150010,4600,0
Микроволновая печь150011,01500,0
Пылесос70010,3210,0

Завершающая стадия подсчета суточного потребления – сложить все результаты последнего столбца. Результат получится: 7919,8 Вт*час в сутки.

Ну, что ж, давайте приступим к расчету солнечных батарей. У нас есть величина суточного потребления в размере 7919,8 Вт*час, от которой мы и будем “отталкиваться”.

Выбор величины напряжения постоянного тока системы

Выбор величины напряжения системы необходим, во-первых, для выбора приборов системы с точки зрения их согласованности по напряжению, инвертора, контроллера заряда батарей, во-вторых, от величины этого напряжения будут зависеть схемы соединения солнечных модулей и аккумуляторных батарей, ну и, в третьих, для дальнейших расчетов солнечных батарей.

Обычно для автономных систем электроснабжения частного жилого дома выбирается либо 12 В, либо 24 В. Если, конечно, система электроснабжения не слишком мощная и эта, её мощность, не вынуждает прибегать к напряжению 36 В или, допустим, 48 В, чтобы снизить токи в цепях, а значит, иметь возможность использовать провод меньшего сечения, т. е. более дешевый.

В нашем случае я предлагаю придерживаться следующей логики: если вы не планируете наращивать систему электроснабжения, а предполагаете ограничится 1000 Вт или 2000 Вт, то вполне достаточно остановиться на 12 В.

В случае же, если в ваших планах её наращивать, кроме того, эксплуатировать в зимний период, разумнее строить 24-х вольтовую систему. Это будет разумно потому, что на определенном этапе эксплуатации системы электроснабжения вы, скорее всего, придете к неизбежности дополнить её ветрогенератором. Это вполне логично и дает системе неоспоримые преимущества при эксплуатации круглый год. Мы об этом еще поговорим, когда коснемся темы ветрогенераторов.

Так вот, чтобы вам не пришлось менять однажды установленные приборы, лучше сразу выбрать вариант на 24 В, тогда и ветрогенератор с выходом в 24 В без особых затруднений впишется в вашу существующую систему.

И так. Предположим, что мы останавливаемся на варианте системы электроснабжения 24 В. Я этот выбор делаю в нашем примере, чтобы показать более наглядный пример расчета. Вы же поступайте так, как считаете нужным исходя из ваших данных, конечно с учетом вышесказанного.

Определение требуемого количества энергии в сутки

Для определения требуемого количества энергии в сутки нам необходимо вычисленное намизначение суточного потребления – 7919,8 Вт*час разделить на выбранное нами напряжение системы – 24 В. Результат этого деления составит 330 А*час.

Но мы не должны забывать, что инвертор сам потребляет часть энергии на собственные нужды. Значит мы должны предусмотреть запас энергии и для него. Исходя из этого полученный результат 330 А*час мы умножим на коэффициент 1,2 и получим 396 А*час.

Таким образом мы вычислили суточную величину энергии необходимой для обеспечения электроснабжения наших потребителей. И она составила 396 А*час.

Что не следует забывать при выборе солнечных модулей

Бесспорно электрические характеристики фотоэлектрических модулей играют первостепенную важность. Мощность, напряжение, ток. Но нельзя не обращать внимание и на такие параметры, как габариты, конструктивное исполнение, вес и т. д.

Давайте по порядку перечислим характеристики и параметры этих устройств и попутно отметим, как та или иная величина этих показателей может повлиять на дальнейшую эксплуатацию.

Напряжение

Начнем, конечно же, с напряжения. От выбора величины напряжения будет зависеть выбор контроллера заряда батарей, выбор напряжения аккумуляторов и, соответственно, схема их соединения.

В этом выборе догм нет, вы можете выбирать любое напряжение. Но! Самое главное, чтобы оно было стандартизированным. В противном случае вы столкнетесь со сложностью подбора такого оборудования, как контроллер заряда, инвертор, аккумуляторные батареи. Даже исходя из стандартизированной линейки напряжений, есть смысл посмотреть на какие напряжения доступны все необходимые приборы. Это, как правило, 12 Вольт, 24 Вольта, 48 Вольт.

Здесь необходимо сделать небольшую ремарку. Вы обращали внимание на то, что величина напряжения, а их для фотоэлектрического модуля приводят, как правило две (напряжение максимальной мощности и напряжение холостого хода), отличается от стандартного в большую сторону. Это необходимо для того, чтобы обеспечить полный заряд аккумуляторов. Этот запас предназначается для компенсации потерь в системе и учитывает работу модуля в реальных условиях, когда солнечная инсоляция не равна 1000 Вт/кв. м, температура не соответствует 25 градусам по Цельсию.

Мы остановились на 12, 24, 48 Вольтах. Другие величины выбирать смысла уже не имеет по той причине, что найти, при необходимости, устройство с иным напряжением будет сложнее. Зачем заведомо создавать себе трудности.

Учесть следует и такой момент, что некоторые модули рассчитаны на нестандартные напряжения и предназначены для работы с сетевыми инверторами. По этой причине нас они интересовать не могут.

Вообще главным принципом построения любой системы должно быть – по-возможности, избегать использование уникальных устройств. Узлы и приборы должны быть стандартными и максимально доступными. Только в этом случае вы обеспечите продолжительную работоспособность вашей системы.

Мощность и ток

Разумеется общую мощность вы набираете из тех модулей, напряжение которых соответствует выбранному ранее для системы. Напоминать, что они должны быть с одинаковыми характеристиками, думаю, не надо.

Путем соединения их либо параллельно, если напряжение каждого из них равно выбранному, либо последовательно, в случае, когда напряжение каждого из них меньше выбранного. Ну и последовательно-параллельно, чтобы обеспечить суммарную мощность при обеспечении выбранного напряжения системы. Кто пропустил статью “Схема подключения солнечных батарей”, рекомендую прочитать.

Как только вы определились с количеством модулей и схемой их соединения, можете на основании результирующего тока сделать выбор контроллера заряда, ведь напряжение системы вами уже выбрано.

Габариты и вес

Помня такую истину, что каждое дополнительное электрическое соединение в системе повышает вероятность отказа (поломки), мы понимаем, что единый модуль соответствующий требуемым мощности и напряжению, был бы идеальным вариантом для нас. Ни тебе лишних соединений, ни тебе лишних проводов.

Но мы же понимаем, что это невозможно. Да и по большому счету не нужно. Не нужно хотя бы потому, что в этом случае мы лишаем нашу систему гибкости, да и ремонтопригодность тоже пострадает. Я не говорю уже про вес, который будет играть не последнюю роль при монтаже.

Читайте также:  Скважина своими руками без оборудования — инструкция

Гораздо сложнее будет нарастить систему, изменить напряжение системы, если такое вдруг понадобиться. Отремонтировать модуль, в конце концов. Опять же высокая парусность. Это тоже не следует снимать со счетов, ведь вы будете монтировать модули на открытой всем ветрам поверхности.

Тем не менее, не забывая про упомянутую истину, мы должны обратить внимание на габариты модулей с точки зрения монтажа (не каждый габарит позволит производить монтаж без подъемных механизмов), укладки на кровле (отсутствие затенения на протяжении всего светового дня).

С другой стороны слишком мельчить с габаритами – дороже обойдется.

Конструктивное исполнение

Конструктивное исполнение тоже играет немаловажную роль как в плане эксплуатационных характеристик так и с финансовой точки зрения. Бескаркасные модули, к примеру, будут стоить дешевле, но использовать именно их можно и нужно лишь в том случае, если у вас есть возможность выполнить монтаж таким образом, чтобы обеспечить их нормальную эксплуатацию без каркасов.

Либо вы имеете возможность самостоятельно изготовить каркас и это обойдется вам дешевле. Только следует учесть и вопрос герметизации модуля, поскольку при попадании воздуха и влаги происходит окисление контактов. Это значительно сокращает срок их службы.

Такие вещи, как стекла. Они бывают разные и от этого тоже зависит цена. Обычные стекла приводят к потерям до 15% из-за отражения. Стекла, выдерживающие ударную нагрузку, может быть, и будут лишними, а вот стекла с повышенной степенью прозрачности рассмотреть смысл имеет.

Как рассчитать мощность солнечных батарей для дома?

Солнечные батареи становятся с каждым годом все более востребованным видом автономных систем, являющихся альтернативой традиционного электроснабжения. Особенно популярны установки солнечных коллекторов в загородной зоне, на дачах где отсутствует подача электроэнергии.

Расчеты мощности
При покупке солнечных батарей для дома, владельцев, прежде всего, интересует, какой объем мощности батарей понадобится для того, чтобы удовлетворить все насущные потребности. Так как система может обеспечить электроэнергией много приборов лишь в том случае, когда энергопотребление не будет выше количества энергии, производимой генератором.

Система состоит из основных 4 компонентов:

Аккумуляторов;
Контролера заряда;
Фотоэлектрических панелей;
Инвертора.
Расчет мощности солнечных батарей для дома актуален, прежде всего, тем, что при всех финансовых и материальных ограничениях важно знать, какого результата ожидать от батарей и стоит ли вообще покупать подобную систему энергоснабжения. Для каждого режима использования электроэнергии существует своя система расчета.

За основу расчетов необходимой энергии берутся данные о возможности Солнца (мощность солнечного излучения), а так же стоит рассчитать сколько энергии планируется потреблять. Это можно сделать самостоятельно, посмотрев в таблицу «Расчет потребления электроэнергии»:

При этом учитываются:

Регион;
Погодные условия;
Угол наклона панели.
Устанавливая угол наклона панели важно определиться, будет использование батарей круглогодичным или предполагается их эксплуатация только в летний период. Предпочтительно устанавливаемый для панелей угол наклона на 15° больше, чем географическая широта. Чем больше наклон, тем эффективнее выработка энергии.

Расчет солнечных батарей для дома желательно проводить, имея данные и по горизонтальной, и по вертикальной установкам панелей.

Процесс расчета
Для того чтобы оценить производительность солнечных батарей, желательно взять для расчетов самый худший месяц зимой (январь в Москве) и летний максимум (июль в Москве).

Стандартный поток солнечного света при 25° в 1 кВТ/м² — это номинальная мощность солнечной панели. Взяв месячную инсоляцию, и умножив ее на соотношение мощностей максимальной инсоляции и батареи можно получить оценку выработки батареи за конкретный месяц.

Выработка фотоэлектрических панелей рассчитывается по формулам:

1. Eсб = Eинс х Pсб х η / Pинс

Яндекс.Директ
Купить солнечные батареиСолнечная батарея 100 Вт всего за 6200р. В наличии. Доставка по РФ. Жми!
zelenergo.ru
Eсб — энергия солнечной батареей;
Eинс — инсоляция 1 м² (конкретный месяц из таблицы);
η — КПД передачи электрического тока;
Pсб — номинальная мощность батареи;
Pинс — максимальная мощность инсоляции 1 м² земной поверхности.

Так же можно делать расчет мощности солнечных батарей, необходимой для месячного энергопотребления.

2. Рсб = Ринс х Есб/ (Еинс х η)

В расчет КПД можно заложить потери (от 10 до 25%), которые могут происходить от дешевых контролеров заряда, которые, как правило, либо занижают выходное напряжение батареи или попросту игнорируют излишки энергии.

2 Формула удобна, если необходимо рассчитать номинальную мощность солнечных батарей, учитывая конкретные условия инсоляции, но она не очень подходит для расчетов возможностей на весь год.
1 Формула позволяет рассчитать мощность для различных режимов энергоснабжения батарей с разной номинальной мощностью.

Пример расчета для Москвы

Предположим, что нужно рассчитать наклон 70°, но для Москвы нет таких данных, но есть данные угла наклонов панели 40° и 90°. В этом случае между этими данными берется среднее значение и округляется до 1 кВт/ч на меньшее число. При расчете мощности учитывается суммарный КПД контролера и инвертора – 91%. Значение «режим дефицита» говорит о том, что мощности не хватит даже для постоянной работы самой системы.

Анализ расчетов
Учитывая погодные особенности и номинальную мощность батарей можно сделать вывод, что 400 Вт батареи в Москве будет недостаточно даже на поддержку аварийного режима в летнее время. Хотя для дачи превышение выработки аварийного уровня 80% можно считать допустимым вариантом, особенно при непостоянной работе инвертора, а только при необходимости подачи электроэнергии.

Маломощные системы не предназначены для круглосуточного бытового электроснабжения даже летом. Так как энергия в таких системах является критически важной для собственного потребления контролера заряда и инвертора. В зимнее время мощности солнечного коллектора будет не достаточно для работы всех электроприборов дома, но в летнее вполне допустимо, что электроснабжение будет бесперебойным.

Возможности батарей из расчетов мощности для Москвы:

500 Вт – дает аварийный минимум 80% с мая до конца августа;
600 Вт – середина марта – сентябрь;
800 Вт – с превышением аварийного уровня (кроме декабря и января) обеспечивает напряжение с марта по сентябрь;
1 кВт – обеспечивает базовое потребление электроэнергии почти весь год, но в зимний период (декабрь и январь) энергии может не хватать;
1.2 кВт – обеспечивает умеренный режим в июле, в марте – сентябре режим энергопотребления базовый. Аварийный минимум приходится на период ноябрь – январь;
2 кВт – поддерживает комфортный режим, или близкий к нему в период май – август и базовый с февраля месяца по август. Но в длинные темные месяцы данной мощности солнечного коллектора может быть недостаточно;
3.2 кВт – обеспечивает комфортный режим на все длинные дни и в течение года позволяет рассчитывать на аварийный минимум;
5.3 кВт – батареи номинальной мощности, позволяющие практически без ограничений использовать электроэнергию в период май – август и круглый год в базовом режиме;
8 кВт – мощность солнечной батареи, обеспечивающая использование электричества круглый год в умеренном режиме;
13.5 кВт – круглогодичный комфортный режим энергопотребления.

Основные критерии выбора оборудования

На обеспечение электроснабжения от солнечных коллекторов влияют:

Продолжительность дня и ночи (ночью солнечные системы прекращают подавать энергию);
Погодных условий (в пасмурные дни уровень энергообеспечения спадает);
Сезонности (когда дни становятся короче ночей).

В связи с этим рекомендуется выбирать емкость аккумуляторов 12 вольтовых:

Только для летнего периода — не менее 400 А/ч на 1 кВт/ч суточного потребления в минимальном режиме;
Для круглогодичного энергопотребления – не менее 800 А/ч на 1 кВт/ч в минимальном режиме потребления.

При выборе панели учитывается три основных фактора:

Геометрия;
Тип фотоэлементов;
Номинальное выходное напряжение.

Когда стоит вопрос: «приобретать одну большую панель или несколько маленьких», наш совет — лучше одну. Маленькие панели хорошо устанавливать там, где нет возможности установить большую панель (размер ее не превышает 1,5 – 2 метров). В этом случае площадь соединений будет меньше, а уровень надежности повысится.

При выборе напряжения солнечной батареи рекомендуется останавливать на 24 вольтовых панелях, так как у них вдвое меньше рабочие токи, чем у 12 вольтовых панелей той же мощности.

Наиболее часто предлагаемые типы фотоэлементов:

На монокристаллическом кремнии;
На поликристаллическом кремнии.

Монокристаллический тип дороже, но его преимущества намного выше поликристаллического.

Если суммарная мощность панелей будет превышать мощность инвертора, это в разы оправдается даже с учетом постоянной мощной нагрузки и мощного аккумуляторного блока.

При выборе размещения панелей учитываются ориентирование дома по сторонам света и его «посадки» на местность. Традиционной ориентацией считается размещение панелей на юг.

Сейчас не проблема приобрести систему отслеживания Солнца. Будут оправданы расходы на такое дополнительное оборудование для солнечного коллектора или нет – решение сугубо индивидуальное.

Важно при выборе панелей учитывать характеристики контролеров, которые различают по типам контролеров зарядов и мощности. В некоторых случаях эффективнее устанавливать мультивольтажные контролеры (рассчитанные на несколько напряжений).

При расчете важно учитывать срок эксплуатации системы, который без существенного понижения КПД может продолжаться 20 – 25 лет.

Стоимость системы может быть разной в зависимости от комплектующих: аккумуляторных батарей, фотомодулей и инверторов. Примерно цена 1 кВт мощности варьируется в пределах 2,5 – 3 €.

Какую систему брать для дома, сколько средств потратить на ее приобретение и будут ли эти затраты окупаемы подсчитать не так уж сложно.

Расчет солнечной батареи — мощность, емкость и выбор инвертора

Обновлено: 13 августа 2019

Расчет солнечных батарей для частного дома или дачи

Регионы: Москва, Новосибирск, Краснодар.

Установка гелиопанелей для энергопитания дома требует тщательного предварительного расчета. Возможности подобного оборудования ограничены и в значительной степени зависят от внешних условий:

  • географическое положение региона
  • климатические и погодные условия
  • продолжительность светового дня

Производительность комплекса всегда зависит от внешних условий. Один и тот же набор оборудования в разных условиях демонстрирует отличающиеся друг от друга результаты, поэтому в каждом случае потребуется специализированный расчет. Его можно заказать в специализированных организациях или выполнить самостоятельно. Рассмотрим, как рассчитать солнечные батареи для дома, чтобы получить эффективную установку по производству электроэнергии.

Потребности в электроэнергии

Расчет солнечных батарей для дачи или частного дома надо начинать с определения потребностей в электроэнергии. Эту величину можно узнать из показаний счетчика электроэнергии или подсчитать по энергопотреблению каждого потребителя и времени его использования. Второй вариант гораздо сложнее и чреват возникновением ошибок, поэтому правильнее руководствоваться показаниями счетчика.

Количество солнечных дней

Вторым действием станет определение количества солнечных дней в регионе, продолжительности светового дня по сезонам. В приложениях СНиП есть карта инсоляции регионов России, в которой дается количество солнечной энергии в разных участках страны. По ней определяется среднегодовое количество доступной энергии для заданного города или региона. Это важный показатель, демонстрирующий верхний предел возможностей оборудования в данном месте.

Определив эти значения можно начинать расчет мощности солнечных батарей для дома.

Расчет мощности солнечных батарей

Начиная расчет солнечной батареи, следует учесть, что световой день — это показатель преимущественно географический. Выполняя расчет солнечных панелей для дома, надо исходить из реального производства энергии, которое в утренние и вечерние часы значительно падает из-за снижения интенсивности свечения солнца.

Читайте также:  Бойлер для горячей воды — цена накопительного электрического бойлера

Обычно в летнее время максимальная производительность панелей отмечается в период с 9 до 16 часов, а в остальное светлое время суток они выдают 20-30 % своей мощности. Кроме того, существенные коррективы вносят погодные условия, которые способны снизить выработку энергии вдвое или больше. Поэтому реальную производительность солнечной батареи следует принимать максимум в половину указанной в паспорте и рассчитывать количество энергии на 70 % продолжительности светового дня.

Специалисты рекомендуют вообще не учитывать в расчетах утренние и вечерние часы, отнеся их к необходимому запасу прочности системы. Кроме того, необходимо учитывать самые неблагоприятные условия и прибавлять к ним некоторый процент воздействия отрицательных факторов.

Это не будет излишним, поскольку всегда оказываются неучтенными некоторые детали, значительно меняющие условия работы и требуемую мощность солнечных батарей на квадратный метр.

Формула

Формула расчета солнечных панелей выглядит следующим образом:

Pсп=Eп*k* Pинс / Eинс,

  • где Pсп — мощность солнечной панели
  • Eп — суточное количество энергии, необходимой для питания всех потребителей дома
  • K — коэффициент потерь, обычно равен 1,2-1,4
  • Pинс — мощность инсоляции на земной поверхности
  • Eинс — табличное значение среднемесячной инсоляции в данном регионе

Используя эту формулу, находят требуемую мощность солнечной батареи на 1 кв. метр. По мощности определяется, сколько солнечных батарей нужно для частного дома, расчет количества панелей производится путем деления общего значения на параметры одного элемента.

Расчет ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Емкость аккумуляторов должна соответствовать производительности солнечных панелей и обеспечивать потребление дома как в светлое, так и в темное время суток. Необходимо ограничить емкость батарей, чтобы не тратить лишние деньги. Однако, необходимо иметь определенный запас емкости, поскольку полностью разряжать аккумуляторы нельзя.

Величина допустимого разряда у каждого вида АКБ своя, например, заряд автомобильных батарей можно расходовать только до 50 %. Оптимальный вариант — наличие суточного запаса энергии. Больше иметь нецелесообразно, так как это сильно увеличит стоимость системы. Меньший запас может оставить жителей дома без электроэнергии при возникновении неблагоприятных внешних условий.

Кроме того, надо учесть КПД батарей, инвертора и возможность плохого функционирования солнечных панелей из-за плохой погоды, занесения поверхности фотоэлементов снегом и т.п. Эти потери принято оценивать в 40 %, но к ним надо еще прибавить КПД контроллера.

Это важно, так как некоторые модели практически не воздействуют на процесс передачи энергии, но более дешевые модели способны снизить передачу на 20 %.

Расчет и выбор инвертора

Расчет солнечной электростанции завершается выбором мощности инвертора. Это устройство, преобразующее постоянный ток от аккумуляторных батарей, в переменное напряжение со стандартными параметрами 220 В 50 Гц.

Простейший вариант расчета мощности инвертора — определение суточной потребности жилища в электроэнергии (по показаниям счетчика), которому и должен соответствовать инвертор. Для учета возможных форс-мажорных ситуаций считают пиковую нагрузку, умножая суточное потребление на коэффициент 1,3.

Есть другой вариант расчета инвертора — по производительности солнечных панелей и емкости аккумуляторов. Он привязывает результат к имеющемуся оборудованию, но оно изначально так же рассчитывалось по суточному потреблению энергии, поэтому оба варианта практически равноценны. На этом расчет солнечной электростанции для дома можно считать завершенным и переходить к непосредственному созданию комплекта.

Выбор готового инвертора, как и в случае с аккумуляторами, производится путем подбора устройства по полученным данным. Рекомендуется выбирать инвертор, обладающий несколько увеличенными показателями на 10-15 %, чтобы компенсировать падение производительности со временем.

Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

Цены панелей и аккумуляторов имеют широкий диапазон, обусловленный множеством вариантов конструкции, мощности и прочих параметров. Однако, рассчитывать расходы следует только по расчетному составу солнечной электростанции, включающему в себя вполне определенные виды оборудования.

Внимание! Приобретение аппаратуры по отдельности нецелесообразно, поскольку в результате можно получить разнородное оборудование, не способное работать в связке. Правильнее приобретать готовые комплексы, составленные из полностью совместимого оборудования.

Начальная стоимость станции составляет 5 тыс. руб. и увеличивается пропорционально мощности, емкости АКБ и прочим возможностям комплекса. Верхнего предела практически не существует, так как количество солнечных панелей может быть бесконечно.

Цены на оборудование

Выводы

Выполнить самостоятельный расчет солнечной станции непросто. Необходимо участие опытного специалиста, или заказ на выполнение проектных работ в специализированной организации. Однако, существует вполне простой и бесплатный вариант — расчет солнечной электростанции для дома онлайн. Используется калькулятор солнечной электростанции, которых немало в сети интернет. Для получения результата надо лишь подставить в соответствующие окошечки программы свои данные и практически мгновенно получить результат. Рекомендуется пару раз продублировать расчет на других сайтах, чтобы использовать среднее значение.

Видео с примером расчета

Посчитать мощность солнечных батарей на квадратный метр

Если вы решили сэкономить на расходах электроэнергии и установить собственную солнечную электростанцию в доме или на даче, тогда необходимо начать с расчетов показателей как потребления энергии, так и мощности солнечных панелей. Это самый важный и трудоемкий процесс, который станет залогом правильной работы солнечной системы и выработки нужного количества тока для обеспечения всех потребностей. Кроме того, рассчитанные показатели смогут послужить основой для увеличения эффективности или экономии энергии.

Показатель мощности солнечной батареи

Если посмотреть описание разных моделей солнечных батарей, то можно обратить внимание, что показателем измерения выступает номинальная мощность (Вт). Этот показатель и будет служить главным критерием для оценки мощности солнечной батареи. Номинальная мощность указывается из расчета, что на 1 кв. метр панели будет поступать 1 кВт солнечной энергии. То есть вы сможете рассчитывать на такой показатель мощности батареи, если в месте, где расположена солнечная система, температура не менее 25 градусов, ориентация модулей на юг с учетом угла наклона и отсутствует затемнение.

Зачем нужен расчет мощности солнечных батарей

Сегодня на рынке представлено огромное количество солнечных батарей, они отличаются не только производителем и ценой, но и своими техническими характеристиками. Мощность – это главный показатель, от которого необходимо отталкиваться, если вы хотите получить выгоду от установки солнечной системы. Важно понимать, что неправильно произведенный расчет или и вовсе отсутствие каких-либо анализов по планируемой мощности могут привести к неудовлетворению ваших электрических потребностей в доме, тогда придется использовать дополнительное питание от сети либо ограничивать себя в электроприборах. В итоге сложная задумка с солнечными батареями теряет весь смысл.

Порядок расчета

Чтобы рассчитать необходимую мощность батареи, которая покроет ваши затраты электроэнергии, нужно провести ряд действий, основанных на точных расчетах.

Определение потребляемой энергии

Начинать надо в первую очередь с расчета необходимой энергии для обеспечения вашего дома. Сделать это можно двумя способами: первый – посмотреть на счетчике, сколько электроэнергии вы расходуете за месяц или в сутки, а второй – сделать более детальный расчет. Чтобы произвести второй вариант расчета, нужно взять бумагу с ручкой и составить список всех электроприборов, которые имеются у вас в доме. Количество потребляемой энергии каждым устройством нужно умножить на количество часов работы, а после все полученные показатели сложить и получить общий расход, который должны покрывать солнечные батареи.

Ниже приведены приблизительные значения самых часто используемых электроприборов в любом доме.

ЭлектроприборВаттСколько часов работы в суткиВт/час
Холодильник250246000
Компьютер1004400
Стиральная машина5001500
Электрочайник10000.3300
Телевизор1506900
Радиоприемник428
Экономлампа 1206120
Экономлампа 215460
Экономлампа 310220

Просуммировав последнюю колонку в таблице, вы сможете посчитать суточный расход электроэнергии. Однако здесь не все так просто. Это не будет конечная цифра для выбора мощности солнечной батареи и их количества. Дополнительно нужно будет прибавить около 30% потребляемой энергии на обслуживание обязательных устройств для работы солнечной системы – аккумулятора и инвертора. Кроме того, солнечными батареями генерируется постоянный ток, который впоследствии при помощи инвертора перерабатывается на переменный с повышением напряжения для обслуживания дома (220В), где еще теряется около 20%. И еще нужно прибавить около 10%, которые пойдут на пусковую мощность электроприборов. Так как при запуске техника первые несколько минут потребляет в 3, а то и в 5 раз больше заявленной энергии.

Уровень инсоляции

Суть солнечных батарей заключается в выработке энергии за счет воздействия лучей солнца на фотоэлементы со специальным составом. Чем больше солнечная радиация, тем выше производительность панелей. Максимальная эффективность зафиксирована при попадании лучей на поверхность пластин под углом 90 градусов, то есть перпендикулярно. Соответственно ночью энергия не вырабатывается, а используется та, которая накопилась в аккумуляторе за дневное время. Поэтому очень важно правильно установить солнечную панель и рассчитать ее работоспособность в зависимости от климата того или иного региона.

Уровень солнечной инсоляции – это еще один немаловажный показатель, который необходимо учитывать при определении мощности солнечной батареи. В каждом регионе он разный и дает четкое понятие, сколько количества солнечного тепла приходится на единицу площади панели. Если вы проживаете в регионе с небольшим уровнем инсоляции, тогда вам нужно будет приобретать либо более мощное устройство, либо в большем количестве для полного обеспечения дома электроэнергией. Рассчитывать самостоятельно показатель инсоляции не нужно. Его значение представлено в специальных справочниках, которые можно найти без проблем в интернете. Подобная информация также представлена на метеорологических сайтах. Указанная информация может быть представлена как за год, так и отдельно по месяцам (для крупных городов).

Выбор мощности панелей

В зависимости от рассчитанного количества потребляемой энергии количество солнечных батарей может быть разным. Также следует учитывать, какие задачи возложены на батарею – полная продуктивность или использование ее в качестве дополнительного источника питания, если в вашем доме часто бывают перебои. Если вы хотите покрыть все электрорасходы в доме, тогда придется хорошо потратиться и приобретать устройства с высокой мощностью и продуктивностью.

Мощность панели напрямую будет зависеть от количества потребляемой энергии как электроприборами в доме, так и техническими устройствами, которые являются обязательными для работы солнечной станции. Здесь нельзя не учесть и количество солнечных дней в месяце, уровень инсоляции, частоту смены угла наклона. Максимальная производительность панели наблюдается не более 7 часов в сутки и то при условии, что небо чистое, а ночью и вовсе не будет никакой выработки, соответственно, при соотнесении расходуемой энергии с мощностью батареи нельзя приравнивать эти два показателя. Мощность должна быть на 30-40% больше.

Для примера можно взять батарею с указанной мощностью в 1кВт. Это значение нужно умножить на количество часов работы панели с максимальной производительностью, приплюсовать дополнительные расходы на снабжение инвертора и аккумулятора, а также то время в сутках, когда солнечный свет отсутствует. В результате вы сможете получить выработку одной батареи. Если показатель слишком маленький, тогда нужно присмотреться к батареям с более высокой мощностью, однако и цена их будет выше.

Расчет мощности солнечных батарей

Расчет количества панелей

Итак, мы определились, что мощность панелей измеряется в Вт. Чтобы произвести расчет, нам понадобятся все ранее полученные значения, а именно:

  • Количество потребляемой электроэнергии.
  • Уровень инсоляции в вашем регионе.
  • Мощность одной батареи.
Читайте также:  Вентиляция в курятнике: как правильно выбрать тип и схему

Формула для расчета выглядит следующим образом:

W = k*Pw*E/1000, где

к – фиксированное значение/коэффициент 0,5 в летний период и 0,7 в зимний.

Е – значение инсоляции за выбранный период.

Итак, представим, что вы просчитали суточное потребление энергии, которое равно 5600 Вт. Скорректируем это значение на 30% с учетом потребностей инвертора, аккумулятора и преобразования энергии. В результате получается 5600*1,3=7280Вт, можно округлить до 7300 Вт. Теперь посмотрим показатель солнечной радиации для конкретного города, например, он равняется 0,79 для зимы и 4,5 для лета. Стандартная мощность составляет 260Вт.

W зимой = 0,7*260*0,79=143Втч.

W летом = 0,5*260*4,5=585Втч.

Теперь делим общую потребность в электроэнергии на выработку солнечной батареи. Зимой, чтобы обеспечить весь дом электричеством, понадобится примерно 51 панель, а летом 13 штук мощностью в 260Вт и напряжением 24В. Так как полученное значение достаточно велико и для размещения 50 панелей понадобится большая площадь, целесообразнее купить панели с более высоким напряжением и мощностью.

Как увеличить эффективность работы солнечных батарей

Первый шаг, который пытается сделать любой владелец солнечных батарей с целью увеличить эффективность выработки электроэнергии – это заменить обычные электроприборы на экономные. Но, перед тем как это сделать, ознакомьтесь с основными рекомендациями специалистов, которые помогут повысить КПД батареи.

  • Следите, чтобы не происходило затемнения солнечного оборудования.
  • Придерживайтесь правил монтажа, от которых зависит производительность солнечных батарей.
  • Очищайте панели от грязи, пыли и наледи.
  • Старайтесь регулярно менять угол наклона панелей, чтобы солнечные лучи попадали перпендикулярно, в зависимости от месяца и времени года.
  • Используйте электроприборы классов А, А++, А+++.
  • Выбирайте правильные крепления для солнечных батарей.

Выполнять все предложенные рекомендации необходимо в комплексе. Если, к примеру, вы будете регулярно менять угол наклона панелей, но при этом забываете их очищать от грязи, то результат от ваших действий не появится. Солнечные батареи прослужат вам долго и бесперебойно при соблюдении правил эксплуатации, которые рекомендованы производителем. Если у вас возникли сложности при расчете, то вы всегда можете обратиться за помощью к специалисту по данным вопросам.

Онлайн калькулятор солнечных батарей, калькулятор расчета солнечной электростанции.

ЯнварьФевральМартАпрельМайИюньИюльАвгустСентябрьОктябрьНоябрьДекабрь
2.275.328.7710.8912.5912.4912.4611.198.325.023.021.55

Данный калькулятор предназначен для оценки выработки электрической энергии солнечными батареями.

Для каждой точки местности России, мы собрали данные по инсоляции с точностью 0,1 градуса по широте и долготе. Данные были любезно предоставлены сервисом NASA где история измерений ведется с 1984 года.

Для использования нашего калькулятора выберите местоположение вашей солнечной электростанции передвигая метку по карте или воспользуйтесь полем поиска на карте. Наш калькулятор работает только по территории России.

1. Если вы знаете какие солнечные батареи вы будете использовать, или они уже установлены в вашей солнечной станции – выберите солнечные батареи нужной мощности и их количество.

2. Укажите угол наклона вашей крыши, место установки. Также наш калькулятор автоматически показывает оптимальный угол наклона солнечной батареи для выбранной точки местности. Угол показывается для зимы, оптимальный – средний для всего года, для лета. Это особенно важно если вы только планируете установку солнечной станции и при ее строительстве сможете указать строителям необходимый угол для монтажа СБ.

Если например вы планируете установить солнечные батареи на крышу вашего дома и угол установки предопределен конструкцией, просто укажите его в поле ввода произвольного угла.
Наш калькулятор будет вести расчет учитывая угол вашей крыши.

3. Очень важно правильно оценивать мощность потребителей электроэнергии вашей солнечной станции при подборе необходимого количества солнечных батарей.

В калькуляторе нагрузок для солнечной электростанции выберите электроприборы которые вы будете использовать, задайте их количество и мощность в ваттах, а также примерно время использования в сутки.

Например для небольшого дома выбираем:
  • Электролампа – 3шт мощностью 50Вт каждая, работают 6 часов в сутки – итого 0,9 кВт часов/сутки.
  • Телевизор – 1шт мощностью 150Вт, работает 4 часа в сутки – итого 0,6 кВт часов/сутки.
  • Холодильник – 1шт мощностью 200Вт, работает 6 часов в сутки – итого 1,2 кВт часов/сутки.
  • Компьютер – 1шт мощностью 350Вт, работает 3 часа в сутки – итого 1,05 кВт часов/сутки.

Телевизор современный с плоским экраном, светодиодный потребляет от 100 до 200 Вт, холодильник, в нем работает компрессор и работает не постоянно, а тогда когда нужен холод, т.е. чем чаще вы открываете дверь холодильника, тем больше электричества он съест. Обычно холодильник работает 6 часов в сутках, остальное время отдыхает. Компьютер например вы используете в среднем 3 часа в сутки.

При заданных условиях потребления вы получите необходимую мощность для электропитания ваших электроприборов.
Для нашего примера это будет 3,75 кВт / час в сутки.

Давайте подберем необходимое количество солнечных панелей для нашего примера, в регионе Санкт-Петербург:

Возьмем солнечные модули 250Вт, установим оптимальный угол наклона предложенный программой равный 60 градусов.
Увеличивая количество солнечных батарей мы увидим, что при установке 3х солнечных модулей 250Вт потребление наших электроприборов 3,75 кВт час сутки начинает перекрываться на графике выработке уже с апреля по сентябрь, что достаточно для тех людей которые например пребывают на даче летом.
Если вы хотите эксплуатировать СБ круглогодично, то вам понадобится минимум 6 солнечных модулей по 250Вт, а лучше 9шт. Учтите также, что зимой с ноября по середину января в Питере солнца скорее нет, чем оно есть. И в данное время года вы будете использовать бензо-дизель генератор для подзарядки аккумуляторов.

Под графиком выработки находится сводная таблица с числовыми данными о выработке солнечной электростанции в удобном числовом виде.

Заполните форму ниже, отправьте нам данные своего расчета и получите коммерческое предложение для вашей солнечной электростанции.

Расчет солнечной электростанции с помощью калькулятора носит предварительный характер. Каждый объект является индивидуальным, для формирования окончательного предложения под «ключ» с учетом монтажа и технико-экономического обоснования мы рекомендуем провести консультацию с нашими специалистами по телефону или заказать выезд инженера к вам. По итогам общения наши специалисты подготовят и предоставят комплексное предложение по стоимости и монтажу вашей солнечной электростанции.

Для того, чтобы наши менеджеры смогли подготовить для Вас предварительные расчеты по стоимости оборудования и монтажу, отправьте нам данные своего расчета. Если информации будет недостаточно, наш специалист свяжется с Вами для уточнения.

Расчет солнечной батареи и аккумуляторов, комплекта солнечной электростанции

Очень часто при обращении за подбором оборудования или при выборе солнечной электростанции клиенты задают вопрос: Как рассчитать мощность и количество солнечных батарей и аккумуляторов и какой мощности выбрать солнечную электростанцию. В этой статье мы попробуем разобраться с этим вопросом, и я постараюсь простым языком, без углубления в детали объяснить как это сделать.

В первую очередь нужно узнать сколько электроэнергии вы потребляете в сутки, это можно сделать взяв средние ежемесячные показания счетчика электроэнергии и разделить на 30 дней. Так мы получим среднее потребление в сутки. Например соц норма в РО на двух чел составляет 234кВт, что около 8кВт.ч электроэнергии в сутки. Соответственно нам необходимо чтобы солнечные батареи вырабатывали такое же количество энергии в день.

Расчет количества солнечных батарей и их мощности

Так как солнечные панели вырабатывают электрическую энергию только в светлое время суток, то это необходимо учесть в первую очередь, так же стоит понимать, что выработка в пасмурные дни и зимой очень сильно снижается, и может составлять 10-30 процентов от мощности панелей. Для простоты и удобства мы будем делать расчет с апреля по октябрь, по времени суток основная выработка идет с 9 до 17 часов, т.е. 7-8 часов в день. В летнее время интервалы конечно будут больше, с восхода до заката, но в эти часы выработка будет значительно меньше номинала, поэтому мы усредняем.

Итак 4 солнечные батареи мощностью 250Вт. (всего 1000Вт). За день выработают 8кВт.ч энергии, т.е. в месяц это 240кВт.ч. Но это идеальный расчет, как мы говорили выше, в пасмурные дни выработка будет меньше, поэтому можно лучше взять 70% от выработки, 240 * 0,7 = 168 кВт.ч. Это усредненный расчет без потерь в инверторе и аккумуляторных батареях. Так же это значение можно применить для рассчета сетевой солнечной электростанции где не используются аккумуляторные батареи.

Расчет аккумуляторов для солнечной электростанции

Далее перейдем к расчёту ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей. Их количестов и емкость должна быть такой, чтобы энергии которая в них запасается хватило на темное время суток, стоит учесть что ночью потребление электроэнергии минимально, по сравнению с дневной активностью.

Аккумулятор на 100А.ч. запасает примерно 100А * 12В = 1200Вт. (лампочка на 100Вт. проработает от такого акб 12 часов). Так если за ночь вы потребляете 2,4кВт.ч. электричества, то вам необходимо установить 2 АКБ по 100А.ч. (12В), но тут стоит учитывать что аккумуляторы нежелательно разряжать на 100%, а лучше не более 70%-50%. Исходя из этого получаем, что 2 АКБ по 100А.ч. будут запасать 2400 * 0,7 = 1700Вт.ч. Это верно при разряде не большими токами, при подключении мощных потребителей происходит просадка напряжения и емкость по факту уменьшается.

Если вы хотите рассчитать, какая емкость аккумулятора нужна к солнечной батари, ниже приводим таблицу соответствия (для системы 12В.):

  • Солнечная батарея 50Вт. – АКБ 20-40А.ч.
  • 100Вт. – 50-70А.ч.
  • 150Вт. – 70-100А.ч.
  • 200Вт. – 100-130А.ч.
  • 300Вт. – 150-250А.ч.

Мощность инвертора и потери в нем

Теперь что касается инвертора, он тоже имеет свой КПД а это порядка 75-90%, т.е. все полученные величины выработки энергии и запаса можно относить к этим процентам. В итоге лучше брать двойной запас емкости для аккумуляторов, Так при потреблении 2400Вт.ч за ночь, устанавливать 4 АКБ емкостью 100А.ч. 100А*12В*4 = 4800Вт.ч. Мощность инвертора показывает номинальную нагрузку которую можно подключить к нему, т.е количество и тип бытовых приборов.

  1. Солнечные батареи 4шт. по 250Вт. Выработка в месяц 170 -240кВт.ч (36тыс.руб.)
  2. АКБ по 100А.ч. 4 шт. запас до 4800 Вт. (AGM аккумуляторы 50тыс.руб.)
  3. Инвертор 2,4кВт номинальная мощность подключаемого оборудования (27тыс.)

Итого 113 тыс. руб. за комплект оборудования.

Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии

  • Телевизор Led – 50-150Вт.
  • Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
  • Ноутбук – 20-50Вт
  • Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
  • Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
  • Роутер – 10-20Вт.
  • Кондиционер 9 – 700-900Вт.
  • Эл. Чайник – 1500Вт.
  • Микроволновка – 500-700Вт.
  • Стиральная машина – 600 – 900Вт.
  • Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.

Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.

Ссылка на основную публикацию