Расчет солнечных батарей для дома: методика, формулы, анализ

Расчёт солнечных батарей

Приветствую вас на сайте е-ветерок.ру, сегодня я хочу вам рассказывать о том сколько нужно солнечных батарей для дома или дачи, частного дома и пр.

В этой статье не будет формул и сложных вычислений, я попробую донести всё простыми словами, понятными для любого человека.

Обратите внимание

Статья обещает быть не маленькой, но я думаю вы не зря потратите своё время, оставляйте комментарии под статьёй.

Самое главное чтобы определится с количеством солнечных батарей надо понимать на что они способны, сколько энергии может дать одна солнечная панель, чтобы определить нужное количество. А также нужно понимать что кроме самих панелей понадобятся аккумуляторы, контроллер заряда, и преобразователь напряжения (инвертор).

Расчёт мощности солнечных батарей

Чтобы рассчитать необходимую мощность солнечных батарей нужно знать сколько энергии вы потребляете. Например если ваше потребление энергии составляет 100кВт*ч в месяц (показания можно посмотреть по счётчику электроэнергии), то соответственно вам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали такое количество энергии.

Сами солнечные батареи вырабатывают солнечную энергию только в светлое время суток. И выдают свою паспортную мощность только при наличие чистого неба и падении солнечных лучей под прямым углом. При падении солнца под углами мощность и выработка электроэнергии заметно падает, и чем острее угол падения солнечных лучей тем падение мощности больше.

В пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз, даже при лёгких облачках и дымке мощность солнечных батарей падает в 2-3 раза, и это всё надо учитывать. При расчёте лучше брать рабочее время, при котором солнечные батареи работают почти на всю мощность, равным 7 часов, это с 9 утра до 4 часов вечера.

Панели конечно летом будут работать от рассвета до заката, но утром и вечером выработка будет совсем небольшая, по объёму всего 20-30% от общей дневной выработки, а 70% энергии будет вырабатываться в интервале с 9 до 16 часов.

Таким образом массив панелей мощностью 1кВт (1000ватт) за летний солнечный день выдаст за период с 9-ти до 16-ти часов 7 кВт*ч электроэнергии, и 210кВт*ч в месяц. Плюс ещё 3кВт (30%) за утро и вечер, но пускай это будет запасом так-как возможна переменная облачность.

И панели у нас установлены стационарно, и угол падения солнечных лучей изменяется, от этого естественно панели не будут выдавать свою мощность на 100%. Я думаю понятно что если массив панелей будет на 2кВт, то выработка энергии будет 420кВт*ч в месяц. А если будет одна панелька на 100 ватт, то в день она будет давать всего 700 ватт*ч энергии, а в месяц 21кВт.

Неплохо иметь 210кВт*ч в месяц с массива мощностью всего 1кВт, но здесь не всё так просто

Во-первых не бывает такого что все 30 дней в месяце солнечные, поэтому надо посмотреть архив погоды по региону и узнать сколько примерно пасмурных дней по месяцам. В итоге наверно 5-6 дней точно будут пасмурные, когда солнечные панели и половины электроэнергии не будут вырабатывать. Значит можно смело вычеркнуть 4 дня, и получится уже не 210кВт*ч, а 186кВт*ч

Так-же нужно понимать что весной и осенью световой день короче и облачных дней значительно больше, поэтому если вы хотите пользоваться солнечной энергией с марта по октябрь, то нужно увеличить массив солнечных батарей на 30-50% в зависимости от конкретного региона.

Но это ещё не всё, также есть серьёзные потери в аккумуляторах, и в преобразователей (инверторе), которые тоже надо учитывать, об этом далее.

Про зиму я пока говорить не буду так-как это время совсем плачевное по выработке электроэнергии, и тут когда неделями нет солнца, уже никакой массив солнечных батарей не поможет, и нужно будет или питаться от сети в такие периоды, или ставить бензогенератор. Хорошо помогает также установка ветрогенератора, зимой он становится основным источником выработки электроэнергии, но если конечно в вашем регионе ветренные зимы, и ветрогенератор достаточной мощности.

Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Примерно так выглядит солнечная электростанция внутри домаЕщё один пример установленных аккумуляторов и универсального контроллера для солнечных батарей

Самый минимальный запас ёмкости аккумуляторов, который просто необходим должен быть такой чтобы пережить тёмное время суток. Например если у вас с вечера и до утра потребляется 3кВт*ч энергии, то в аккумуляторах должен быть такой запас энергии.

Если аккумулятор 12 вольт 200 Ач, то энергии в нём поместиться 12*200=2400 ватт (2,4кВт). Но аккумуляторы нельзя разряжать на 100%.

Специализированные АКБ можно разряжать максимум до 70%, если больше то они быстро деградируют. Если вы устанавливаете обычные автомобильные АКБ, то их можно разряжать максимум на 50%.

По-этому, нужно ставить аккумуляторов в два раза больше чем требуется, иначе их придётся менять каждый год или даже раньше.

Оптимальный запас еъёмкости АКБ это суточный запас энергии в аккумуляторах. Например если у вас суточное потребление 10кВт*ч, то рабочая ёмкость АКБ должна быть именно такой. Тогда вы без проблем сможете переживать 1-2 пасмурных дня, без перебоев. При этом в обычные дни в течение суток аккумуляторы будут разряжаться всего на 20-30%, и это продлит их недолгую жизнь.

Ещё одна немаловажная делать это КПД свинцово-кислотных аккумуляторов, который равен примерно 80%. То-есть аккумулятор при полном заряде берёт на 20% больше энергии чем потом сможет отдать. КПД зависит от тока заряда и разряда, и чем больше токи заряда и разряда тем ниже КПД.

Важно

Например если у вас аккумулятор на 200Ач, и вы через инвертор подключаете электрический чайник на 2кВт, то напряжение на АКБ резко упадёт, так-как ток разряда АКБ будет около 250Ампер, и КПД отдачи энергии упадёт до 40-50%.

Также если заряжать АКБ большим током, то КПД будет резко снижаться.

Также инвертор (преобразователь энергии 12/24/48 в 220в) имеет КПД 70-80%.

Учитывая потери полученной от солнечных батарей энергии в аккумуляторах, и на преобразовании постоянного напряжения в переменное 220в, общие потери составят порядка 40%. Это значит что запас ёмкости аккумуляторов нужно увеличивать на 40%, и так-же увеличивать массив солнечных батарей на 40%, чтобы компенсировать эти потери.

Но и это ещё не все потери. Существует два типа контроллеров заряда аккумуляторов от солнечных батарей, и без них не обойтись.

PWM(ШИМ) контроллеры более простые и дешёвые, они не могут трансформировать энергию, и потому солнечные панели не могут отдать а АКБ всю свою мощность, максимум 80% от паспортной мощности.

А вот MPPT контроллеры отслеживают точку максимальной мощности и преобразуют энергию снижая напряжение и увеличивая ток зарядки, в итоге увеличивают отдачу солнечных батарей до 99%. Поэтому если вы ставите более дешёвый PWM контроллер, то увеличивайте массив солнечных батарей ещё на 20%.

Расчёт солнечных батарей для частного дома или дачи

Если вы не знаете ваше потребление и только планируете скажем запитать дачу от солнечных батарей, то потребление считается достаточно просто. Например у вас на даче будет работать холодильник, который по паспорту потребляет 370кВт*ч в год, значит в месяц он будет потреблять всего 30.8кВт *ч энергии, а в день 1.02кВт*ч.

Также свет, например лампочки у вас энергосберегающие скажем по 12 ватт каждая, их 5 штук и светят они в среднем по 5 часов в сутки. Это значит что в сутки ваш свет будет потреблять 12*5*5=300 ватт*ч энергии, а за месяц «нагорит» 9кВт*ч.

Также можно почитать потребление насоса, телевизора и всего другого что у вас есть, сложить всё и получится ваше суточное потребление энергии, а там умножить на месяц и получится некая примерная цифра. Например у вас получилось в месяц 70кВт*ч энергии, прибавляем 40% энергии, которая будет теряться в АКБ, инверторе и пр.

Значит нам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали примерно 100кВт*ч. Это значит 100:30:7=0,476кВт. Получается нужен массив батарей мощностью 0,5кВт.

Но такого массива батарей будет хватать только летом, даже весной и осенью при пасмурных днях будут перебои с электричеством, поэтому надо увеличивать массив батарей в два раза.

В итоге вышеизложенного в вкратце расчёт количества солнечных батарей выглядит так:

  • принять что солнечные батареи летом работают всего 7 часов с почти максимальной мощностью
  • посчитать своё потребление электроэнергии в сутки
  • Разделить на 7 и получится нужная мощность массива солнечных батарей
  • прибавить 40% на потери в АКБ и инверторе
  • прибавить ещё 20% если у вас будет PWM контроллер, если MPPT то не нужно
  • Пример: Потребление частного дом 300кВт*ч в месяц, разделим на 30 дней = 7кВт, разделим 10кВт на 7 часов, получится 1,42кВт. Прибавим к этой цифре 40% потерь на АКБ и в инверторе, 1,42+0,568=1988ватт. В итоге для питания частного дома в летнее время нужен массив в 2кВт.

    Но чтобы даже весной и осенью получать достаточно энергии лучше увеличить массив на 50%, то-есть ещё плюс 1кВт. А зимой в продолжительные пасмурные периоды использовать или бензогенератор, или установить ветрогенератор мощностью не менее 2кВт.

    Более конкретно можно рассчитать основываясь на данных архива погоды по региону.

    Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

    Цены на солнечные батареи и оборудование сейчас достаточно разнятся, одна и также продукция может по цене в разы отличаться у разных продавцов, поэтому ищите дешевле, и у проверенных временем продавцов. Цены на солнечные батареи сейчас в среднем 70 рублей за ватт, то-есть массив батарей в 1кВт обойдётся примерно в 70т.

    руб, но чем больше партия тем больше скидки и дешевле доставка.

    Качественные специализированные аккумуляторы стоят дорого, аккумулятор 12в 200Ач обойдётся в среднем в 15-20т.рублей.

    Я использую вот такие акб, про них написано в этой статье Аккумуляторы для солнечных батарей Автомобильные в два раза дешевле, но их надо ставить в два раза больше чтобы они прослужили хотябы лет пять. А так-же автомобильные АКБ нельзя ставить в жилых помещениях так-как они не герметичны.

    Специализированные при разряде не блолее 50% прослужат 6-10 лет, и они герметичные, ничего не выделяют. Можно купить и дешевле если брать крупную партию, обычно продавцы дают приличные скидки.

    Остальное оборудование наверно индивидуально, инверторы бывают разные, и по мощности, и по форме синусоиды, и по цене. Так-же и контроллеры заряда могут быть как дорогие со всеми функциями, в том числе с о связью с ПК и удалённым доступом через интернет.

    Источник: http://e-veterok.ru/095-solnehnye-batarei-vraschyot.php

    Как рассчитать мощность солнечной батареи для дома?

    Рассчитать мощность солнечной батареи для дома – это первое, что необходимо сделать после принятия решения воспользоваться силой альтернативной энергии. Правильный расчет поможет получить максимальный эффект от используемой системы, избежать ненужных затрат и в целом нормализовать работу источника энергии.

    Как произвести расчет?

    В первую очередь необходимо совершить расчет энергии, которая требуется для комфортного функционирования дома. Если потребление энергии в месяц составляет 90 кВт в час, то эти же 90 кВт в час должна вырабатывать солнечная батарея в месяц.

    При расчете мощности нужно брать во внимание три показателя:

    1. регион проживания;
    2. типичные погодные условия;
    3. угол наклона батареи по отношению к солнцу.

    Солнечная батарея накапливает энергию только в светлое время суток и только при безоблачной погоде, когда прямые лучи падают на устройство. При пасмурной погоде или падении солнечных лучей под неправильным углом значительно снижается накопление энергии: чем острее угол падения, тем меньше мощности. Оптимальным углом наклона является 15 градусов.

    При пасмурной погоде сила солнечной батареи падает в 15 раз, при легкой дымке или облаках – в 3-4 раза. Лучшее время для накопления энергии – это период с 9 до 16 часов. В этот временной промежуток собирается около 70 % всей накопленной за сутки энергии. Нужно еще принимать в расчет аккумуляторы и преобразователи: около 20–30 % энергии уходит на них.

    Таким образом, получается, что при благоприятных условиях панель, мощность которой составляет 1 кВт, вырабатывает в месяц около 200 кВт в час (+/- 10 кВт). Если панели установлены неправильно, угол наклона нарушен, то они не смогут работать в полную силу.

    Совет

    Но, как правило, такой расчет не соответствует действительно, ведь даже в летний период нередко выпадает большое количество пасмурных, хмурых дней, когда небо затянуто облаками и солнца не видно. Обычно на 30 летних солнечных дней приходится 5–7 пасмурных.

    Поэтому при подсчетах необходимо подробно изучить типичные для местности погодные условия, а также примерное количество солнечных дней в каждом месяце года.

    Читайте также:  Подбор газового котла по площади: отопление производственных и жилых помещений

    Если солнечная батарея должна использоваться круглый год, то следует взять показатели января и июня – самого темного и самого солнечного месяца в году. Таким образом можно рассчитать средние показатели за год.

    Формула расчета

    Существует алгоритм, по которому можно рассчитать требуемую мощность солнечной панели (Есб).

    Для этого необходимо степень инсоляции (облучения поверхности солнечными лучами) (Еинс) помножить на номинальную мощность панели (Рсб) и на КПД электрического тока (η), затем полученное число разделить на максимальную инсоляцию одного квадратного метра земли данного региона (Ринс). Полученное число и будет искомой мощностью солнечной батареи: Eсб = Eинс · Pсб · η / Pинс

    Анализ расчетов

    Как правило, солнечные батареи используются для дач и загородных домов, где альтернативная энергия – это действенный способ сэкономить. Мощность батареи также зависит и от того, сколько энергии затрачивается за день, сколько электроприборов в жилом помещении и какова площадь дома.

    Маломощные системы не всегда справляются с бесперебойным обеспечением энергии даже в летний период, не говоря уже о зимнем времени года. Летом мощности панели может быть достаточно 600–800 Вт, осенью и весной – 2-3 кВт, зимой – 5–8 кВт. Для использования батареи круглый год подойдет система, мощного которого составляет 9 кВт и больше.

    Источник: https://aeteh.ru/energy/article/kak-rasschitat-moshhnost-solnechnoj-batarei-dlya-doma

    Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее?

    Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее? Очень просто!

    Расчет небольших солнечных электростанций можно сделать достаточно просто вооружившись листом бумаги и ручкой. В этой статье мы расскажем основные принципы подбора оборудования для бытовых солнечных электростанций.

    ВАЖНО:  комплектация солнечной системы никак не связана с площадью дома. Она зависит только от мощности подключаемого оборудования и количества потребляемой энергии.

    Основными элементами солнечной электростанции являются:

    ·         Солнечные панели – они генерируют электроэнергию, и чем они мощнее и их больше, тем больше электроэнергии можно получить в течении дня.

    ·         Аккумуляторные батареи – в них происходит накопление элеткроэнергии, которую можно использовать в отсутствии солнца (ночью), когда выработки электричества на солнечных панелях нет.

    ·         Контроллер заряда аккумулятора – это устройство, которое позволяет обеспечить правильные режимы заряда аккумулятора. Выбор этого устройства, как правило, чисто технический момент за исключением выбора типа контроллера MPPT или ШИМ. Иногда контроллер заряда может быть встроен в инвертор.

    ·         Инвертор преобразователь напряжения – это устройство преобразует постоянный ток на аккумуляторах в переменный 220В, который используется во всех бытовых электроприборах. Мощность инвертора ограничивает максимальную мощность электропотребителей, которые могут быть подключены к системе.

    Теперь подробно остановимся на каждом из этих элементов системы, для того, чтобы понять, какое именно оборудование и в каком количестве, нам потребуется.

    Как выбрать инвертор – преобразователь напряжения

    Подбор оборудования для системы начинается с выбора инвертора. Все инверторы делятся на 2 группы по форме выходного сигнала – чистый синус (форма сигнала в виде синусоиды) и модифицированный синус (форма сигнала в виде ступенек или трапеций).

    Если к системе будет подключаться любая индуктивная нагрузка: двигатели , компрессоры и т.д. то инвертор должен быть обязательно с чистым синусом на выходе. Т.е. если вы планируете подключать холодильник, насос, электроинструмент и т.д.

    то инвертор должен на выходе выдавать чистую синусоиду.

    Если же подключаемая нагрузка это телевизоры, зарядные устройства, освещение и т.д. то модифицированный синус вполне подойдет.

    Таким образом чистый синус имеет более широкую область применения, но и цена у него существенно дороже чем у инверторов с модифицированным синусом.

    Итак, мы определили тип инвертора, который нам нужен, далее нужно определить его номинальную мощность. Для того, чтобы это сделать, нужно просуммировать мощность всех электроприборов которые могут быть включены одновременно. Мощность каждого прибора можно найти в инструкции или на самом устройстве.

    Например: холодильник (300Вт) + телевизор (70Вт) + насос (400Вт) + микроволновка (1000Вт) = 300Вт+70Вт+400Вт+1000Вт = 1770Вт. Соответственно в данном случае инвертор должен иметь номинальную мощность более 1770Вт. Кроме того важно понимать, что у некоторых приборов существуют пусковые токи, которые кратковременно появляются при запуске оборудования.

    Обратите внимание

    Эти пусковые токи могут быть в 5-7 раз больше чем номинальные. Это важно учитывать при выборе инвертора. Благо у каждого инвертора есть запас прочности – пиковая нагрузка и зачастую эта характеристика в 2 раза больше номинальной мощности.

    Поэтому в данном примере инвертора номинальной мощностью 2000Вт хватит для обеспечения питанием указанных приборов, даже с учетом того, что у холодильника в момент пуска мощность может быть 300Вт*7=2100Вт.

    Как рассчитать солнечные панели

    Следующий вопрос  — как рассчитать сколько солнечных батарей нужно установить, чтобы их было достаточно для обеспечения нужным количеством электроэнергии.

    Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте выясним, сколько же электроэнергии мы потребляем. Это можно сделать умножив мощность электроприборов на время их работы, например: лампочка мощностью 50Вт работая в течении 3х часов, израсходует 50вт*3ч=150Вт*ч электроэнергии.

    Таким образом, можно посчитать полное электропотребление за сутки, но есть и более простой способ – посмотреть показания электросчетчика за месяц и разделить на количество дней в месяце. К примеру: счетчик за месяц (30 дней) накрутил 150кВт*ч электроэнергии. В среднем за сутки получается 5кВт*ч электроэнергии.

     Это значит, что массив солнечных панелей должен за солнечный день успеть сгенерировать такое же количество электроэнергии.

    Солнечные панели бывают различного размера и мощности, и в каждом конкретном случае бывает удобнее использовать панели определенного размера, но, как правило, для средних и больших систем используются панели 250-300Вт, поскольку они наиболее оптимальны с точки зрения монтажа.

    Мощность панели это как раз то количество электроэнергии, которая она вырабатывает при полной освещенности. Т.е. если на солнечную панель 250Вт в течении 3х часов под прямым углом будет светить солнце, то она выработает 250Вт*3ч=750Вт*ч электроэнергии.

    Важно

    Конечно в течении дня может быть достаточно облачно и мало света, поэтому та же самая панель при облачной погоде может вырабатывать в 3-4 раза меньше электроэнергии чем в солнечную погоду.  Таким образом для грубой оценки такой подход в расчетах может подойти.

     Например если нужна система, которая летом должна вырабатывать 5кВт*ч электроэнергии в день, при условии, что в среднем в течении 4х часов на панель будет светить солнце (4ч*250Вт=1000Вт), то нам понадобится не менее 5 таких панелей.

    Для более точного расчета необходимо использовать так называемые таблицы солнечной инсоляции, в которых указаны средние значения солнечной освещенности на 1 кв.м. за сутки в разных регионах нашей страны. К примеру в Астрахани в июне на поверхность наклоненную на 35градусов к горизонту за месяц проникает 197.7 кВт*ч энергии.

    За сутки в среднем получится около 6.6кВт*ч энергии. Конечно, не вся эта энергия будет преобразована в электрическую. У каждого модуля есть КПД (коэффициент полезного действия, не путать с КПД ФЭПа), в среднем это 16.5-17%. Это значит что нужно 6.6 кВт*ч умножить на 17%, в результате чего получим 1.

    12кВт*ч в сутки с одного квадратного метра солнечных панелей. Зная нужное нам количество энергии в сутки, к примеру 5кВт*ч, мы можем определить нужную нам площадь солнечных панелей – 5кВт*ч/1.12кВт*ч=4.46м.кв. Солнечный модуль 250Вт имеет размеры 1650х990мм и площадь равную 1.64м.кв..

    Таким образом 3х модулей по 250Вт будет достаточно для генерации 5кВт*ч электроэнергии в сутки на территории Астрахани в июне.

    По такому принципу делаются профессиональные расчеты систем, поскольку нет более точных данных по работе солнечных панелей, чем статистические.

    Сколько нужно аккумуляторов

    Количество энергии которое может быть запасено в аккумуляторной батарее можно оценить по формуле «емкость умножить на номинальное напряжение». Например аккумулятор емкостью 100Ач и напряжением 12В, может запасти в себе 100Ач*12В=1200Вт*ч электроэнергии.

    Зная, сколько энергии у нас расходуется в сутки, мы можем определить какая часть этой энергии расходуется из аккумуляторов в отсутствии солнца.

    Совет

    Но поскольку срок службы аккумуляторов на прямую зависит от глубины его разряда, и не рекомендуется разряжать аккумуляторы ниже 50%, мы рекомендуем делать расчет аккумуляторов исходя из суточного потребления, например в сутки потребляется 5кВт*ч, это 5000Вт*ч. Разделив потребление на 12В, получим требуемую емкость банка аккумуляторов 5000Вт*ч/12В=416Ач.

    Т.е. 4 аккумулятора по 100Ач гарантированно не разрядятся полностью в течении дня, что позволит увеличить срок их службы, а также обеспечат необходимым количеством электроэнергии в отсутствии солнца – ночью.

    Как выбрать контроллер заряда аккумулятора и что это такое можно прочитать по адресу: http://oporasolar.ru/articles/11066-kontrollery-zaryada . В этой статье мы не будем останавливаться на данном этапе.

    Зима-Лето

    Зимой солнца сильно меньше чем летом, поэтому если вы хотите полностью автономную систему, то все расчеты необходимо делать основываюсь на минимальных значениях солнечной инсоляции, которые, как правило наблюдаются в декабре-январе.

    Так вы гарантированно обеспечите себе автономное питание в течении года.

    К примеру в той же Астрахани, значение солнечной инсоляции в декабре в 4 раза меньше чем в июне, поэтому для автономной работы системы зимой, потребуется в 4 раза больше солнечных панелей.

    Наличие внешней сети или генератора

    Если у вас есть возможность подключиться к сети или генератору, то это позволит не покупать большое количество солнечных панелей, для обеспечения питанием в зимнее время. При длительном отсутствии солнца можно включить сеть или генератор для зарядки аккумуляторов не небольшой период времени до полной зарядки, и продолжать получать энергию от солнца.

    На сегодняшний день есть большое количество инверторов со встроенным зарядным устройством аккумуляторов, вплоть до автоматического переключения на питание от сети в случае сильного разряда аккумуляторных батарей. Такие инверторы наиболее удобны в использовании и достаточно просты в подключении.

    Таким образом, мы разобрались как можно сделать расчет солнечной электростанции, а если у вас остались вопросы вы можете позвонить нам и мы поможем вам разобраться!

    OporaSolar, Сапожников Д.А.

    Источник: https://oporasolar.ru/a187049-kak-rasschitat-solnechnuyu.html

    On-line калькулятор расчета работы солнечной электростанции

    Выберите месторасположение объекта, воспользовавшись поиском по названию города или передвигая метку на карте. Введите параметры солнечных панелей, ветрогенераторов, воздушных и/или тепловых коллекторов.

    Для расчета солнечных панелей и ветрогенераторов укажите среднесуточное потребление (кВт·ч/сутки) или воспользуйтесь «калькулятором» средней нагрузки, расположенным под картой, справа. Рассчитайте время автономной работы системы, задав данные ёмкости и напряжения аккумуляторных батарей.

    Обратите внимание

    Для расчёта тепловой энергии или объема горячей воды выберите тип и количество солнечных коллекторов.

    Вы можете воспользоваться подсказками, расположенными под калькулятором или обратиться за помощью в расчётах к нашим специалистам по телефону +7(812)903-28-88, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

    Как подобрать комплектацию солнечной и/или ветровой электростанции?

    1. Мы рекомендуем начать с расчёта необходимого количества энергии или суточного потребления вашего дома/объекта в кВт*ч/сутки.

    Эти данные можно получить, списав с электросчетчика или рассчитать в калькуляторе средней нагрузки, справа под картой. Обратите внимание, что данные средней нагрузки в летний и зимний период могут отличаться.

    Рекомендуем заполнить оба показателя. На графике появятся две прямые: синяя линия указывает зимнее потребление, красная – летнее.

    2. Выберите регион установки, для этого используйте «поиск города по названию» или двигайте метку на карте. Инсоляция в разных регионах может значительно отличаться.

    3. Выберите тип и количество солнечных панелей в соответствии с суточным потреблением вашего объекта. На графике появится кривая жёлтого цвета, она показывает выработку выбранного вами солнечного массива, при условии ориентации его строго на юг и соблюдении рекомендуемого угла наклона (зенитный угол).

    4. Чтобы увидеть количество энергии, вырабатываемое панелями в разные месяцы года – наведите курсор на точку на графике, над интересующим вас месяцем. Получить данные вырабатываемой энергии в разрезе всего года можно в нижнем, общем графике «Суммарная выработка электроэнергии», для этого достаточно нажать закладку «Среднемесячная выработка, кВт*ч».

    5. Подберите необходимую ёмкость аккумуляторных батарей, для этого справа под картой выбирайте желаемую ёмкость аккумуляторов и их напряжение. Время автономной работы системы (часов) с выбранным массивом аккумуляторов и при указанной суточной нагрузке высветится ниже.

    6. Обратите внимание, что в большинстве случаев перекрыть зимнее (ноябрь-февраль) потребление сложно. Поэтому для зимней эксплуатации используют резервные источники энергии, при полном отсутствии сети это может быть ветрогенератор или топливный генератор.

    Важно

    7. Чтобы добавить к вашей резервной системе ветрогенератор откройте вкладку «Расчет энергии, вырабатываемой ветрогенераторами». Выберите количество и модель ветрогенератра, высоту мачты и окружающий ландшафт. На графике появится голубая кривая, отображающая выработку ветрогенератора в кВт*ч.

    Чтобы увидеть количество энергии, вырабатываемое в определенные месяцы года – наведите курсор на точку на графике, над интересующим вас месяцем. Получить данные вырабатываемой энергии в разрезе всего года можно в нижнем, общем графике «Суммарная выработка электроэнергии», для этого достаточно нажать закладку «Среднемесячная выработка, кВт*ч».

    Читайте также:  Как проверить теплый пол: методы

    Обратите внимание, что в нижнем графике «Суммарная выработка электроэнергии» отображаются общие данные как солнечной, так и ветровой системы в сумме.

    Как подобрать тип и количество водяных солнечных коллекторов?

    Объем горячей воды, получаемой от того или иного водного солнечного коллектора можно рассчитать, открыв вкладку «Расчет энергии, вырабатываемой водяными солнечными коллекторами».

    Выберите модель и количество коллекторов и укажите угол наклона коллектора в графе «зенитный угол». На графике появится жёлтая кривая, указывающая количество воды в литрах нагреваемой в сутки в различные месяцы года. Температура нагрева 25°С.

    Как рассчитать количество тепловой энергии и выбрать воздушный солнечный коллектор?

    Для расчета объема нагреваемого солнечным коллектором воздуха откройте вкладку «Расчёт энергии, вырабатываемой воздушными солнечными коллекторами» выберите модель и количество коллекторов. Обязательно укажите угол наклона коллектора в графе «зенитный угол». Для моделей с креплением на стену установите значение 90.

    На графике появится желтая кривая, отображающая объем горячего воздуха в м³/сутки при нагреве на 44°С.

    Обратите внимание, что полученные при расчетах данные приблизительные. On-line калькулятор в своих расчётах опирается на базы данных о инсоляции на земной поверхности в разных точках земного шара.

    Период наблюдения, учтённый в базе данных инсоляции земной поверхности — чуть более двадцати лет. Фактическая выработка энергии может отличаться из года в год, и зависит от инсоляции в конкретном периоде.

    К тому же данные калькулятора предполагают расположение источников тепловой и электрической энергии (солнечных панелей и коллекторов) строго на юг!

    Источник: http://www.helios-house.ru/on-line-kalkulyator.html

    разделы начинающим

    Все характеристики приведены для стандартных условий измерений:
    — освещенность 1000 Вт/м²; — температура 25°С; — спектр(атмосферная масса) 1,5. Используя вышеприведенные характеристики элементов, выберем как наиболее мощные, элементы класса А1.

    Размеры солнечной батареи определяют аналитическим, расчетным путем, исходя из физических и электрических свойств. Например, выходной мощности, которыми должна обладать солнечная батарея в наиболее критические моменты эксплуатации времени.

    Для этого необходимо:

    1) определить для выбранных элементов максимальную выходную мощность Pэ отдельного солнечного элемента с учетом факторов, воздействующих на его выходные параметры по формуле: Pэ = P0×S'×FТраб×Fк×Fз×Fб.д×Fг.

    Совет

    ф, где P0 – исходная выходная мощность незастекленного солнечного элемента при нормальном падении солнечного излучения (с плотностью, равной одной солнечной константе) и эталонной температуре (25° или 28°С) – 1,65 Вт;

    S' = S×cosГ×Fопт – эффективная среднечасовая плотность солнечного излучения с учетом покрытия и неперпендикулярности падения солнечного излучения (выраженная в долях солнечной), вычисленная выше и равная S' = 0,092 кВт/м²; Fк – фактор, учитывающий коммутационные потери (падение напряжения в межэлементных соединениях и электропроводке, связанное с наличием у них активного сопротивления и с его изменением). В большинстве случаев Fк принимает значения от 0,95 до 1,00; FТраб – фактор, учитывающий уменьшение мощности с увеличением рабочей температуры. Температурный коэффициент мощности для выбранных элементов равен βр = 0,48 % / °С, т.е. мощность убывает приблизительно на 1/200 часть своего номинального значения на каждый градус разницы между рабочей  температурой и стандартной. В условиях летней эксплуатации солнечные элементы нагреваются, в среднем, до температуры Траб = 65°С и потери в мощности одного элемента РРэ можно вычислить как: РРэ = βр×(Траб – Т0), где РРэ – потери мощности в процентах относительно номинальной мощности элемента Рэ; βt – температурный коэффициент мощности в процентах; Траб и Т0 – рабочая и стандартная температура соответственно. С учетом этого потери составят РРэ = 0,48×(65 – 25) = 19,2 (%)

    Тогда летний коэффициент FТраб.л можно  определить как, откуда летом

    В зимний период допустимо принять Траб = 30°С, тогда РРэ = 0,48×(30 – 25) = 2,4 (%) иРеальное рабочее напряжение солнечного элемента Uраб при его нагреве во время работы (учитываемое летом) находится по формуле  Uраб = Uопт – (Траб – Т0)×βV, где βV = 0,002 В/ °С – коэффициент, учитывающий уменьшение выходного напряжения элемента при его нагреве в пределах 0,002 В на градус, что проиллюстрировано на рис.19.

    Исходя из этого, рабочее напряжение одного элемента в летний и зимний период, определяемое выражением Uраб = Uопт – (Траб – Т0)×βV составит соответственно:

    Uраб.л = 0,524 – (65 – 25)×0,002 = 0,444 (В)

    Uраб.з = 0,524 – (35 – 25)×0,002 = 0,504 (В)

    Fд.б – фактор, учитывающий потери в блокировочных диодах и проводах и определяемый уравнением, в котором Vд – падение напряжения на    блокирующем диоде; Vп – падение напряжения в проводах, соединяющих батарею и нагрузку; Vш – напряжение на шинах батареи.

     Для  нормальной работы контроллера заряда-разряда необходимо, чтобы выходное напряжение на шинах солнечной батареи составляло порядка 17 В. Такое напряжение необходимо для компенсации потерь снижения рабочего напряжения батареи при ее нагреве излучением. Коэффициент Fб.

    д рассчитывается по формуле:С достаточной степенью точности можно принять для солнечных батарей мощностью до 1 кВт Vд + Vп = 1,4 В. Fг.ф – геометрический фактор, называемый иногда отношением проекций. Для плоских солнечных батарей Fг.ф = 1, для цилиндрических и вращающихся Fг.

    ф = 1/π. При расчете Fб.д получим:

    Fз – фактор, учитывающий затенение и равный отношению действительного выходного тока короткого замыкания к его теоретическому значению, полученному для полного числа параллельно соединенных элементов при отсутствии затенения.

    Ток короткого замыкания пропорционален площади освещенного элемента, поэтому коэффициент Fз можно свести к определению отношения освещенной и полной площадей элементов. Тогда  Fз вычислится как:где Аосв – освещенная часть элемента, А – общая площадь элемента. При отсутствии тени для полностью освещенного элемента Fз = 1.

    Обратите внимание

    Учитывая расположение батарей на открытой местности при наличии небольшого снежного покрова зимой и запыленности в летний период допустимо принять  коэффициент Fз = 0,9. Таким образом, получены следующие значения величин:

    Р0 = 1,65 Вт; S' = 0,092(зимой); S' = 0,175(летом) FТраб.з = 0,976;

    FТраб.л = 0,808; Fк = 0,99; Fб.д = 0,924; Fг. ф = 1; Fз = 0,9.

    Согласно выражению Pэ = P0×S'×FТраб×Fк×Fз×Fб.д×Fг.ф находим мощность одного элемента Рэ при наихудших условиях в зимнее время:

    Рэ = 1,65×0,092×0,976×0,99×0,9×0,924×1 = 0,122 (Вт)

    Соответственно в летнее время (июнь)                    Рэ = 1,65×0,175×0,808×0,99×0,9×0,924×1 = 0,192 (Вт)

    2) определить общее число солнечных элементов:Принимаем предварительно N'общ = 2261 элемент.

    Определение числа последовательно и параллельно соединенных элементов солнечной батареи

    Значительное число солнечных элементов надо соединить последовательно для получения требуемого рабочего напряжения и дополнительного напряжения, компенсирующего падение напряжения в блокирующем диоде и проводах. Найдем это число из соотношения, где Vопт – напряжение солнечного элемента в точке максимальной мощности при рабочих значениях температуры и плотности падающего излучения.

    Принимаем Nпс = 36 элементам. Таким образом, выходное напряжение на шинах солнечной батареи при включенной нагрузке, подаваемое на вход контроллера заряда-разряда, составит Uб.вых = (36×0,524) – 1,4 = 17,5 (В). При условии нагрева элементов до 65°С (летом) потери на один элемент составят: Uп = (Траб – Т0)×βV, т.е. Uп = (65 – 25)×0,002 = 0,08 В.

    Соответственно выходное напряжение составит:Uб.вых = 36×(0,524 – 0,08) – 1,4 = 14,6 (В). Зимой эти величины составят: Uп = (35 – 25)×0,002 = 0,02 В, а Uб.вых = 36×(0,524 – 0,02) – 1,4 = 18,14 (В).

    Число параллельно соединенных элементов Nпр можно определить исходя из общего количества элементов Nобщ по формуле:Исходя из этого, число параллельно соединенных элементов составит:Таким образом, количество параллельно соединенных цепочек элементов можно принять равным Nпр = 63.

    Следовательно, общее количество элементов с учетом принятых значений последовательно и параллельно соединенных солнечных элементов относительно Nобщ с учетом того, чтоопределится как:Nобщ = Nпр×Nпс, т.е. Nобщ = 63×36 = 2268.

    Таким образом, при наихудших условиях мощность одного элемента летом равна Рэ = 0,19 Вт при напряжении Uэ = 0,444 В, зимой   Рэ = 0,122 Вт  при Uэ = 0,504 В. Мощность всей батареи составит в зимний период Рб.макс = Рэ×Nобщ, т.е. Рб.макс = 0,122×2268 = 276,7 Вт, что с незначительным запасом превышает расчетную мощность, и в летний период Рб.макс = 0,192×2268 = 435,5 Вт.

    Схематическое изображение полученных расчетов на рис.20.

    Таким образом, в данном разделе, мы спроектировали солнечную батарею для питания нагрузки напряжением 12В постоянного тока. Да еще учли 2-х дневное ее питание от АКБ в случае, если солнечная батарея не сможет обеспечить выбранные параметры из-за отсутствия солнца в пасмурные дни.

    Если, конечно, факт пасмурности учитывать не нужно, то можно будет и не рассчитывать заряд АКБ от солнечной батареи после восстановления солнечной погоды после пасмурных 2-х дней и разряда АКБ после них. Тогда солнечная батарея получится в несколько раз меньше и дешевле.

    Важно

    Но мы рассмотрели именно непрерывный режим питания нагрузки, а это немаловажно. А уж упростить всегда можно. А мы тем временем приведем для примера расчет той же солнечной батареи, но уже для нагрузки переменного напряжения величиною 220В. И уже в следующем разделе «Расчет солнечной батареи».

    Для общего развития можно также ознакомиться с темой » Эксплуатация солнечной установки».

    Источник: http://electrochainic.ru/proektirovanie_solnechnoi_batarei.php

    Как сделать расчет солнечных батарей для частного дома — Жми!

    Система электроснабжения частного дома, построенная на солнечных батареях, является, по сути, новым направлением среди традиционных электрических схем.

    Перед владельцами домов, изъявивших желание установить такие солнечные накопители и генераторы, возникает вполне закономерный вопрос: какие типы батарей нужно выбирать, чтобы они стали постоянным и надежным источником электрической энергии, и способны были обеспечивать бытовые потребности всей семьи?

    Ответ на этот вопрос и рассматривается в нашей статье.

    Виды панелей

    Под солнечными накопителями следует понимать полупроводниковые элементы, содержащие кремний.

    Их действие построено на основе принципа работы фотоэлемента, когда на полупроводник воздействует световой поток, приводящий к освобождению свободных электронов и создающий из них ток.

    Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)Вот из множества таких вот фотоэлементов состоит одна солнечная батарея. Передача электрической энергии производится так, как показано на рисунке.

    Параметры солнечного накопителя во многом зависят от характеристик кремния, то есть, какой формой состава данного химического элемента он наполнен.

    Производителями выпускаются следующие типы модулей:

    Возьмите на заметку: монокристаллический тип можно просто различить, так как его структура изготовлена в виде нескольких квадратов темного цвета.

    Как рассчитать

    Нажмите для увеличенияПростая схема подключения электрической схемы дома к солнечной энергосистеме выглядит, так как показано на рисунке.

    Ее несложно создать, если под рукой иметь правильный расчет. Он создается по определенной методике, состоящий из следующего алгоритма:

    • подсчет предполагаемой нагрузки токоприемников для определения суммарной мощности;
    • установление параметров инверторного прибора и аккумуляторной батареи;
    • подсчет количества необходимых солнечных накопителей (определение данного параметра проводится на основании данных о месте монтажа и уровня солнечного излучения, а так же на основании размера самой солнечной батареи);
    • определение стоимости всей солнечной энергосистемы, подключенной к дому (здесь требуется рассматривать разные варианты от нескольких изготовителей).

    Важный момент: в расчет накопителей необходимо закладывать примерно 15 – 30% запаса мощности. Это необходимо на аварийный случай, когда выйдет из строя хоть один модуль.

    Еще запас потребуется на основании увеличения бытовых устройств в доме.

    Здесь нужно помнить, что при подсчете среди приборов домашнего пользования не должно быть приборов с характеристикой низкого энергопотребления, а также ламп накаливания.

    Эффективность и рациональность использования

    Если при подсчете получается большая стоимость, то следует применить следующие действия:

    В добавление ко всему следует учитывать, что в летний период года проблем с производством электричества не будет, так как солнце полностью отдает свою энергию.

    Но в осеннюю или зимнюю пору, когда небо часто затянуто тучами, эффективность такой энергосистемы может снизиться в 40 раз.

    Единственным выходом здесь является правильный выбор направления модулей. Они должны быть направлены на юго-восток или на юг.

    Существующие технологии позволяют использовать солнечные лучи с максимальной эффективностью. Поэтому сегодня данные модули все чаще можно встретить на кровлях домов, административных и офисных сооружений и даже на поверхности самолетов.

    Это говорит о больших перспективах развития систем преобразования солнечной энергии в электрическую.

    Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет принципы подсчета требуемой мощности солнечных батарей:

    Источник: https://teplo.guru/eko/raschet-moshhnosti-solnechnyih-batarey.html

    Как рассчитать необходимое количество солнечные батареи для дома?

    Первый вопрос, который возникает у людей, решивших приобрести солнечные батареи для своего дома, это «сколько понадобится фотомодулей?». Чтобы ответить на него, нужно произвести соответствующий расчет мощности. Ведь гелиостанция сможет обеспечить дом электричеством только в том случае, если энергопотребление не превысит количества генерируемой энергии.

    Ну а мощность солнечной станции определяются количеством входящих в нее фотомодулей и их паспортной производительностью. Что касается паспортной мощности, то в домашних электростанциях используют обычно высокоэффективные солнечные батареи производительностью не менее 150 Вт (чаще всего – 200 или 250 Вт). Таким образом, прежде чем покупать фотопанели, нужно определиться с их количеством.

    Читайте также:  Утепление каркасных стен своими руками

    Энергонагрузка

    Прежде всего, необходимо определить суммарную потребляемую мощность всех электроприборов и лампочек. Если планируется запитать от солнечной станции не все приборы, а только часть из них (например, освещение), то нужно учитывать только их параметры. Выполняется расчет следующим образом.

    Совет

    Значение потребляемой мощности для каждого потребителя (оно указывается в техпаспорте и инструкции) умножается на примерное время работы в течение дня. Затем полученные значения складываются и в итоге получается суточная норма энергопотребления в киловатт-часах.

    Именно эта цифра и должна бы служить главным ориентиром при дальнейших подсчетах.

    Однако нужно помнить, что гелиостанция не состоит только из одних солнечных батарей. В нее также входят аккумуляторы и инвертор, то есть приборы в которых происходят определенные потери энергии. А значит, с учетом этих потерь суточное потребление нужно увеличить примерно на 20%.

    Инсоляция

    Но мало рассчитать суточную норму, нужно также учитывать и суточные значения инсоляции (солнечной активности) для данных широт.

    Ведь если в течение года (или дачного сезона, если речь идет об энергоснабжении садового домика) она невысока, то даже самой мощной солнечной батареи будет недостаточно.

    Данные инсоляции являются справочными сведениями, их можно найти в метеорологических справочниках, уточнить в местном метеоцентре или узнать у поставщиков солнечных панелей. Пик мощности приходится на один из летних месяцев, минимальное значение – на зиму.

    Расчет

    Чтобы рассчитать требуемое число солнечных батарей необходимо суточное потребление (с учетом дополнительных потерь в системе) разделить на справочное значение суточной инсоляции в определенный месяц.

    Расчет нужно проводить именно по месяцам, поскольку солнечная активность в разные времена года варьируется очень сильно. Полученное значение (оно будет в киловаттах, так как значения инсоляции обычно тоже приводятся в киловатт-часах) нужно поделить на паспортную мощность солнечной батареи.

    В итоге получится число, которое после округления в большую сторону и покажет, сколько понадобится солнечных панелей.

    Обратите внимание

    Таблица значений инсоляции в Московской области (нажмите на картинку, чтобы увеличить):

    Причем если провести расчет по каждому месяцу отдельно, то можно увидеть очень интересную картину. Значение количества солнечных панелей (а значит, и мощности гелиостанции) для разных времен года отличается в несколько раз! Связано это именно с резким падением инсоляции в межсезонье и в зимние месяцы.

    К примеру, если суточное потребление дома с учетом потерь составляет, скажем, 8кВтч, а инсоляция для июля – 4кВтч/м2 (условно), то при паспортной мощности батареи в 250 Вт (0,25 кВт) понадобится 8/4/0,25=8 панелей.

    Значение же инсоляции для зимних месяцев в средних широтах, как правило, составляет порядка 1 (обычно 0,5 – 1,7). В этом случае потребуется уже 32 панели (8/1/0,25). Разница с летними показателями весьма существенна.

    Таким образом, важно не только знать, как рассчитать нужное количество фотопанелей. Надо еще и решить, как будет использоваться гелиостанция, круглогодично или только в летний период.

    Ведь если для летнего использования требуется не так много батарей, то обустройство круглогодичной установки сопряжено с гораздо более значительными расходами.
    Источник: http://solarb.

    ru/kak-rasschitat-neobkhodimoe-kolichestvo-solnechnye-batarei-dlya-doma

    Рекомендуемые страницы:

    Воспользуйтесь поиском по сайту:

    Источник: https://megalektsii.ru/s44954t1.html

    Как рассчитать солнечную электростанцию для дома

    Чтобы узнать требуемое количество фотоэлементов для обеспечения достаточным количеством электроэнергии частного или загородного дома, необходимо произвести некоторые расчеты. Но для них не потребуются сложные формулы и знания различных физических величин.

    Постараемся разобраться с данной проблемой наиболее простыми способами, которые понятны любому человеку.   Главным критерием для определения необходимого числа батарей является их производительность – количество энергии, вырабатываемой за определенный промежуток времени.

    Дополнительно следует учесть, что кроме фотоэлементов потребуются контроллер (для определения уровня заряда), аккумуляторная батарея, и инвертор.

    Определение количества батарей и общей мощности

    Для определения числа фотоэлементов необходимо знать, сколько электроэнергии необходимо для обеспечения потребностей всех электроприборов в доме. Если за месяц вы потребляете 120 кВт*ч электричества, такое же количество энергии должны вырабатывать и солнечные элементы за данный промежуток времени.

      Функционирование солнечных панелей возможно только во время светового дня. Мощность вырабатываемого тока, указанная в документации, достигается лишь при идеальных условиях: отсутствие облаков, предметов, делающих тень, свет попадает под прямым углом.

    Чем меньше значение угла падения лучей (острый угол), тем меньше производительность элементов.

    Важно

    Если в атмосфере присутствует легкая дымка или на небе есть едва заметные облака, эффективность батарей может уменьшиться в два или три раза, а в пасмурную погоду они вырабатывают до 15 — 20 раз меньше энергии, чем указано в паспорте.

      Для проведения расчетов принимают промежуток времени, на протяжении которого производительность фотоэлементов близка к максимальной. Он начинается с 9 часов утра и заканчивается в 4 часа дня. Разумеется, панели будут функционировать на протяжении всего светового дня, однако за указанный выше период они вырабатывают до 70% всей производимой энергии.  

    Панели, общая мощность которых составляет 1 кВт, выработают 7 кВт*ч энергии на протяжении семи часов.

    Дополнительно они произведут 2-3 кВт*ч энергии за остальные световые часы, которая будет использоваться в качестве запасной, поскольку производительность в пасмурные дни резко снижается.

    Из этого следует, что при использовании фотоэлементов с производительностью 1кВт*ч максимальная выработка в месяц составит 210 кВт. Это довольно высокий показатель, однако существуют следующие нюансы:

    • В месяце далеко не каждый день солнечный. Следует ознакомиться со статистическими данными метеоцентров, чтобы узнать среднее количество пасмурных дней. Вполне может оказаться, что на протяжении целой недели батареи не смогут вырабатывать и половины заявленной мощности. За вычетом четырех дней количество выработанной энергии сократится на 28 кВт и составит 182 кВт*ч.
    • Также следует учитывать, что количество солнечной энергии на единицу площади зависит от сезона. Световой день в осенний и весенний периоды значительно меньше, чем летом. Если вы планируете использовать альтернативный источник энергии с первого месяца весны и до поздней осени, необходимо увеличить количество фотоэлементов на 30-50% (с учетом региона).
    • Во время преобразования и хранения энергии также возникают потери, которые следует обязательно учитывать.
    • В период зимы производительность солнечных элементов крайне низкая, поскольку небо практически всегда затянуто облаками (кроме редких солнечных дней). Поэтому целесообразно использовать электроэнергию, производимую бензогенератор, ветряной станцией или же подключиться к централизованной сети снабжения.

    Как произвести расчет мощности аккумулятора

    Емкости аккумуляторов должно быть достаточно для обеспечения минимальных потребностей на протяжении темного времени суток. К примеру, если с наступления вечерних сумерек до восхода солнца расходуется 2,5 кВт*ч энергии, таковой должна быть минимальная емкость батарей.

      Для расчета емкости в ваттах необходимо умножить разность потенциалов (напряжение) на емкость, выраженную в ампер-часах. Таким образом емкость аккумулятора с параметрами 250 Ач и 12 В составит 3000 Вт*ч или 3 кВт*ч. Но согласно инструкции, нельзя допускать полный заряд аккумуляторов.

    Также нужно учесть, что специальные батареи быстро изнашиваются при постоянном разряде ниже 70%, а обычные автомобильные аккумуляторы не следует разряжать до 50%. Из этого следует, что количество батарей должно минимум в 2 раза превышать полученную величину в результате расчетов.

    Совет

      Аккумуляторы – элементы с наименьшим сроком службы в системе, поэтому следует соблюдать правила их эксплуатации. Их рабочая емкость должна соответствовать оптимальному запасу, который определяется суточным потреблением энергии в доме.

    В солнечные дни они будут разряжаться не более чем на 20-30%, а в пасмурные смогут обеспечить бесперебойную работу электроприборов.   Также следует учитывать КПД батарей, который обычно не превышает 80%. Это означает, что почти 20% энергии просто рассеивается в окружающую среду.

    Для определения КПД следует ознакомиться с такими параметрами, как токи разряда и заряда. Чем выше значения данных параметров, тем ниже коэффициент полезного действия.   Если значение тока разряда превышает емкость аккумулятора, значительно снижается КПД отдачи энергии и падает напряжение в сети. Негативно сказывается на КПД батареи и зарядка токами высокой величины.

    Потери, связанные с невысоким КПД инвертора

    Поскольку преобразователь постоянного тока в переменный имеет КПД, значение которого находится в пределах от 70 до 80%, имеют место значительные потери на преобразование энергии, которые нельзя не учитывать.

    Из этого следует, что запас емкости батареи должен быть выше на 40% больше, чем полученный в результате предыдущих расчетов. Также для компенсации потерь должна на 40% быть увеличена площадь фотоэлементов.

       

    Потери могут быть вызваны использованием дешевых контроллеров. Существует два типа этих устройств:

    • Контроллеры PWM, не выполняющие трансформацию энергии, поэтому аккумулятор получает лишь 4/5 мощности, вырабатываемой солнечными батареями;
    • Контроллеры MPPT, способные выполнять преобразование тока (снижать напряжение и увеличивать силу тока). Аккумуляторы получают до 99% энергии, вырабатываемой фотоэлементами.

     
    Если вы приняли решение сэкономить на покупке контроллера, придется приобрести дополнительные солнечные батареи, чтобы увеличить их общую площадь еще на 20%, что вряд ли можно считать рациональной тратой средств.

     

    Расчет мощности солнечных панелей для загородного или частного дома

    Для проведения расчета мощности, необходимой для обеспечения нужд бытовых приборов, используемых в загородном или частном доме не нужны сложные формулы и специальные знания. Чтобы узнать количество энергии, потребляемое, например, телевизором, необходимо посмотреть его документацию. К примеру, его мощность составляет 40 Вт.

    Это означает, что за сутки он расходует 960 Вт*ч, но поскольку он работает не все время, а, к примеру, 6 часов, то реальное потребление составит 280 Вт*ч. На месяц телевизору требуется 8400 Вт*ч (8,4 кВт8ч) энергии.

    Подобным способом можно произвести расчет для остальных приборов (лампочек, холодильника и прочих), а затем суммировать полученные значения.   Предположим, общая сумма составила 100 кВт*ч, к которой еще следует добавить 40% энергии в связи с потерями, вызванными низкими КПД аккумуляторов и преобразователя.

    Итоговое значение – 140 кВт*ч, однако это еще не все. Если солнечная установка будет использоваться не только в летний период, а весной и осенью, следует увеличить вдвое полученное значение.

    Теперь разделим 280 кВт*ч на среднее количество дней в месяце (30) и количество часов светового дня, когда фотоэлементы функционируют наиболее продуктивно (7 часов). Полученное значение – 1,33 кВт*ч. Именно такой мощностью должен обладать массив солнечных батарей в данном случае.  

    С учетом всего сказанного выше, можно составить алгоритм расчета:

    • Предположить, что батареи функционируют только на протяжении 7 часов, при этом их КПД близок к 100%;
    • Определить общее потребление энергии приборами в доме;
    • Рассчитать мощность солнечных элементов разделив полученное выше значение на 7;
    • Умножить это значение на коэффициент, равный 1.4, чтобы учесть потери, связанные с использованием преобразователя и аккумуляторов;
    • Умножить на 1.2, если был приобретен дешевый контроллер типа PWM.

      Приведем пример расчета. Например, для нужд дома требуется 150 кВт*ч энергии в месяц или 7,5 кВт*ч в день. Разделим это значение на 7 и получим примерно 1,1 кВт. Теперь необходимо учесть потери на использование аккумуляторов и инвертора, для чего умножаем полученное значение на 1.4 и получаем 1.54 кВт*ч.

    Однако, чтобы мощности системы было достаточно в пасмурные осенние и весенние дни, необходимо добавить примерно 50%, а значит общая производительность установки должна составить не менее 2,25 кВт*ч. В зимнюю пору понадобится ветряная станция либо бензиновый генератор, мощность которых не ниже 1.5 кВт.

    Для более точных расчетов следует ознакомиться со среднестатистическими метеоданными для конкретной местности.

    Стоимость установки

    Фотоэлементы и прочее оборудование может стоить по-разному у различных продавцов. Необходимо искать самую доступную стоимость и проверенных поставщиков. Солнечные батареи, вырабатывающие 1 кВт электричества, обойдутся примерно в 35000 грн, однако при заказе больших партий обычно предусмотрены хорошие скидки и возможность бесплатной доставки.

      Для накапливания энергии потребуются аккумуляторы. Можно использовать специализированные, стоимость которых может составить от 7000 до 10000 грн (напряжение 12 В, емкость 200 Ач). Автомобильные аккумуляторы стоят намного дешевле, но служат не так долго, как специализированные.

    Рациональнее приобрести специализированные устройства, которые при правильной эксплуатации отработают 10 лет.  

    Обратите внимание

    При выборе иного оборудования следует ориентироваться на личные потребности. Про контроллеры уже было сказано выше. Инверторы также разнятся по стоимости и качеству. Главное, о чем следует помнить, чем дешевле устройство, тем меньше его эффективность и срок службы.

    Источник: https://grand-overon.in.ua/alternativnaja-jenergetika-stati/kak-rasschitat-solnechnuyu-elektrostanciyu-dlya-doma.html

    Ссылка на основную публикацию