Расчет солнечной батареи для дома или дачи
Для понимания, какое число солнечных батарей нужно и сколько мощности они будут вырабатывать надо знать, какое количество энергии необходимо для обеспечения всех потребителей, расположенных в здании.
Немного о комплектации
Для полноценной работы домашнего энергетического комплекса, необходимо использование следующего набора оборудования:
- (инвертора).
Расчет мощности солнечных батарей
Расчет солнечной батареи для дома необходимо начинать с подсчета потребности в электрической энергии. Это можно решить двумя способами. Можно проанализировать показания электросчетчика, а можно подсчитать сумму установленной мощности всех потребителей. В этот список входят:
- отопительное оборудование;
- холодильник;
- стиральная машина;
- освещение и пр.
Для удобства представляем таблицу усредненного расхода электричества по дому
| Потребитель | Мощность | Сезон | Продолжительность работы за сутки | Потребление за сутки | ||
| в среднем | максимум | В среднем | максимум | |||
| Основные регулярные потребители | ||||||
| Инвертор | 20 Вт | всегда | 24 часа | 1.73 МДж (0.48 кВт ч) | ||
| Контроллер заряда | 5 Вт | всегда | 24 часа | 0.43 МДж (0.12 кВт ч) | ||
| Освещение | 200 Вт | зима | 8 часов | 10 часов | 5.76 МДж (1.6 кВт-ч) | 7.2 МДж (2 кВт ч) |
| (одновременно 10 энергосберегающих памп по 20 Вт. аналогичных пампам накаливания по 100 Вт) | лето | 2 часа | 4 часа | 1.44 МДж (0.4 кВт ч) | 2.88 МДж (0.8 кВт-ч) | |
| Холодильник | 500 Вт | зима | 2 часа | 2.5 часа | 3.6 МДж (1 кВт ч) | 4.5 МДж (1.25 кВт-ч) |
| (работа компрессора) | пето | 2.5 часа | 3 часа | 4.5 МДж (1.25 кВт ч) | 5.4 МДж (1.5 кВт-ч) | |
| Насос вибрационный | 250 Вт | зима | 30 минут | 40 минут | 0.45 МДж (0.125 кВт ч) | 0.6 МДж (0.17 кВт ч) |
| лето | 2 часа | 3 часа | 1.8 МДж (0.5 кВт ч) | 2.7 МДж (0.75 кВт-ч) | ||
| Насос центробежный | 800 Вт | всегда | 15 мин | 30 мин | 0.72 МДж (0.2 кВт ч) | 1.44 МДж (0.4 кВт ч) |
| Стиральная машина (механическая стирка и отжим, но без нагрева воды) | 500 Вт | всегда | 1 час | 6 часов | 1.8 МДж (0.5 кВт ч) | 10.4 МДж (3 кВт ч) |
| Утюг (с учётом работы термостата) | 1500 Вт | всегда | 30 минут | 2 часа | 2.7 МДж (0.75 кВт ч) | 10.4 МДж (3 кВт ч) |
| Телевизор с видеопроигрывателем или видеомагнитофоном | 150 Вт | всегда | 2 часа | 4 часа | 1.08 МДж (0.3 кВт ч) | 2.16 МДж (0.6 кВт-ч) |
| Ноутбук | 100 Вт | всегда | 2 часа | 4 часа | 0.72 МДж (0.2 кВт ч) | 1.44 МДж (0.4 кВт ч) |
| ИТОГО | до 2.5 кВт максимум, обычно не более 1.5 кВт | зима | 19.5 МДж (5.5 кВт ч) | 41 МДж (11.5 кВт-ч) | ||
| лето | 15 МДж (4.5 кВт-ч) | 39.5 МДж (11 кВт-ч) | ||||
| Второстепенные регулярные потребители | ||||||
| Электрочайник | 2 кВт | всегда | 5 раз по 3 минуты | 20 раз по 3 минуты | 0.9 МДж (0.5 кВт ч) | 7.2 МДж (2 кВт ч) |
| Кухонный водонагреватель | 1.2 кВт | зима (с 5 С) |
2 часа (25 литров) |
5 часов (50 литров) |
9 МДж (2.5 кВт ч) | 19.5 МДж (5.5 кВт-ч) |
| нагрев воды до 70еС. нагреваемая порция не бопее 10 литров | пето (с 15С) | 1.5 часа (25 литров) | 3 часа (50 литров) | 5.5 МДж (1.5 кВт-ч) | 11.5 МДж (3.2 кВт-ч) | |
| Электробойлер горячего водоснабжения | 0.7/1.3/2.0 кВт | зима (с 5С) | 4 / 2 /1.25 часа (50 литров) | 12/6/4 часа (150 литров) | 9.5 МДж (2.5 кВт-ч) | 28 МДж (8 кВт ч) |
| нагрев воды для ванной и душа до 50еС, нагреваемая порция не более 100 литров | пето (с 15С) | 3/1.5/1 час (50 литров) | 10/5/3 часа (150 литров) | 7 МДж (2 кВт ч) | 21.5 МДж (6 кВт ч) | |
| ИТОГО | до 4 кВт максимум, обычно не более 2 кВт | зима | 20 МДж (5.5 кВт-ч) | 56 МДж (15.5 кВт-ч) | ||
| лето | 14.5 МДж (4 кВт-ч) | 41 МДж (11.5 кВт-ч) | ||||
| Нерегулярные потребители | ||||||
| Кухонные электроприборы (кухонный комбайн, мясорубка, миксер, соковыжималка и пр.) | до 2 кВт | всегда | 30 минут | 4 часа | до 1.8 МДж(1 кВт ч) | до 14.4 МДж (4 кВт ч) |
| Косметические электроприборы (электробритва, фен и пр.) | до 2 кВт | всегда | 5 минут | 30 минут | до 0.3 МДж (0.15 кВт-ч) | до 1.8 МДж(1 кВт-ч) |
| Пылесос | 1800 Вт | всегда | 30 минут | 2 часа | 3.5 МДж (0.9 кВт-ч) | 13 МДж (3.6 кВт-ч) |
| Электроинструмент (болгарка, дрель, лобзик, электропилы и пр.) |
до 2 кВт | всегда | 1 час | 4 часа | до 3.6 МДж (1 кВт ч) | до 14.4 МДж (4 кВт-ч) |
| Газонокосилка или триммер | 1500 Вт | пето | 1 час | 4 часа | 5.4 МДж (1.5 кВт-ч) | 18 МДж (5 кВт ч) |
| Снегоуборщик | 1500 Вт | зима | 1 час | 4 часа | 5.4 МДж (1.5 кВт-ч) | 18 МДж (5 кВт ч) |
| ИТОГО | до 2 кВт | |||||
Предположим, суммарное потребление составляет 100 кВт*ч за один месяц, то это значит, что солнечные панели должны вырабатывать именно столько электроэнергии.
Солнечные панели , установленные во дворе или на кровле, способны производить энергию только при наличии . Максимальной (паспортной) мощности они достигают при безоблачном небосводе и попадании света на их поверхность под углом в 90 градусов. При других углах вырабатываемая энергия существенно сокращается. Более того, в облачную погоду, она может упасть в 15 — 20 раз. Все это необходимо знать, выполняя расчет солнечных батарей для частного дома.
При выполнении расчета количества солнечных батарей для дома имеет смысл ориентироваться на рабочее время, именно в эти часы солнечные панели работают в полную мощность. В утреннее и вечернее время количество вырабатываемой энергии будет составлять от 20 до 30% установленной мощности, а остальное количество будет генерироваться в рабочее время.
Расчет мощности солнечных батарей для дома показывает — панель мощностью в 1 кВт в летний день, гарантированно будет вырабатывать 7 кВт в день или 210 кВт в месяц. Можно, конечно, добавить и то количество, которое будет вырабатываться в сумеречное время суток (утром и вечером), но лучше его считать запасом на случай изменения погодных условий. Кстати, если панели установлены на одном месте, то, разумеется, они не будут генерировать всю, указанную паспортную мощность. То есть, если домовладелец установить панели суммарной мощностью в 2 кВт, то в месяц она выработает приблизительно 420 кВт энергии. Также количество выработанных киловатт зависит от уровня в вашем регионе.
Что необходимо учитывать при расчете солнечных панелей для дома
Как рассчитать мощность солнечных батарей для дома с учетом потерь? Конечно, иметь объем электроэнергии в 420 кВт в месяц совсем неплохо, но надо иметь в виду, что в нашей стране не бывает полностью солнечных месяцев. Наверняка окажется, что несколько дней будут пасмурными, то есть из полученной в итоге цифры можно смело вычеркивать эти дни. Соответственно, в распоряжении домовладельца будет не 420 кВт, а несколько меньше, к примеру, 360.
Кроме этого, необходимо понимать, что в межсезонье световой день меньше, да и пасмурных дней больше. То есть, если использовать энергию солнца с марта по октябрь, то имеет смысл увеличить число солнечных батарей на 30 — 50%, но это зависит от конкретного района. Про получение электроэнергии зимой, можно забыть из-за короткого светлого дня и большого количества облаков на небе.
Кроме всего, вышеизложенного необходимо учитывать потери, которые неизбежны в аккумуляторах и преобразователе.
Потери на аккумуляторных батареях и инверторе
Необходимое количество энергии в темное время суток должно быть достаточным чтобы его пережить. При потреблении3 кВт*ч, в аккумуляторах должно хранится именно такое количество энергии. Но, их недопустимо полностью разряжать, например, автомобильные батареи, можно опустошить на 50%. Можно рассчитать ориентировочный запас хранимой энергии - при суточном потреблении 10 кВт*ч, емкость АКБ должна равняться этой цифре.
Инверторы, которые являются неотъемлемой частью солнечной энергетической системы имеет КПД в 70 — 80%.
Таким образом, можно сделать вывод, что от использования АКБ, инвертора, контроллера, система будет терять от 40 до 50% вырабатываемой мощности. То есть, домовладелец должен будет увеличить количество панелей на эти теряемые проценты и эта цифра может изменить расчет стоимости солнечных батарей для частного дома.
Правила расчета количества солнечных батарей для дома
Для выполнения расчета мощности солнечной системы, можно использовать следующие правила:
- определить, что максимально эффективно солнечные панели работают всего часов в сутки;
- выполнить расчет энергопотребления, разделить полученный результат на 7 и появится потребная мощность солнечных панелей;
- добавить к полученному результату 40 — 50% процентов, для компенсации потерь от АКБ и инвертора.
Применение энергии получаемой от солнца дело благое, но использовать его как основной, наверное, не совсем целесообразно, особенно в наших климатических условиях.
Прежде чем приступить к приобретению и монтажу солнечной энергоустановки, нужно точно для себя выяснить:
- Существует ли необходимость в собственной автономной энергетической системе?
- Какие задачи должны решаться с помощью солнечных батарей?
И уже, исходя из ответов на поставленные вопросы, принимать решение о покупке солнечных панелей или отказе от них. Следующий шаг – это расчет требуемой мощности. В случае использования солнечных батарей в качестве основного источника энергии показатель мощности будет один, если же Вы хотите использовать систему в качестве резервной – другой.
Первый вариант наиболее дорогостоящий, потребуется большее количество батарей, более емкий аккумулятор и т.д. Второй вариант, наоборот, менее затратный, ведь в этом случае речь идет об ограниченном числе электроприборов, которые Вы будете использовать, например, при отключении электричества. Аварийные ситуации происходят достаточно редко, поэтому даже небольшое число солнечных батарей успеет преобразовать и накопить энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности Вашего дома.
Ориентировочный расчет
Чтобы произвести предварительный расчет требуемой мощности системы, необходимо суммировать мощность потребителей электроэнергии, которые включаются одновременно. Это значение характеризует мощность нагрузки (Pнагр), зная которую вы сможете рассчитать мощность инвертора (Pинв) по формуле: Pинв = 1,2Pнагр. Например, при мощности нагрузки в 1кВт, мощность инвертора должна быть не ниже 1200 Вт. Правильный расчет всех компонентов системы позволит Вам получить максимальную выгоду от ее установки дома и избежать ненужных трат.
Расчет необходимого количества солнечных батарей (N) потребует знание еще нескольких показателей:
- энергоемкость дома;
- коэффициент инсоляции для Вашего региона (Кинс.);
- номинальная мощность солнечных батарей, которые вы планируете использовать (Pном.).
Показателем, характеризующим энергоемкость дома, является среднесуточное потребление (Wср.сут.). Коэффициент инсоляции определяется согласно статистическим данным, которые учитывают продолжительность светового дня, количество пасмурных дней и другие показатели. Данный коэффициент находится по специальным картам солнечной инсоляции, его значения для некоторых городов России, Украины и Белоруссии приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Город | Коэффициент солнечной инсоляции, кВтч/м2/день | ||||||||||||
| Янв | Фев | Март | Апр | Май | Июнь | Июль | Авг | Сент | Окт | Нояб | Дек | За год | |
| Москва | 0,50 | 0,94 | 2,63 | 3,07 | 4,69 | 5,44 | 5,51 | 4,26 | 2,34 | 1,08 | 0,56 | 0,36 | 2,62 |
| Екатеринбург | 0,64 | 1,50 | 2,94 | 4,11 | 5,11 | 5,72 | 5,22 | 4,06 | 2,56 | 1,36 | 0,72 | 0,44 | 2,87 |
| Санкт-Петербург | 0,35 | 1,08 | 2,36 | 3,98 | 5,46 | 5,78 | 5,61 | 4,31 | 2,60 | 1,23 | 0,50 | 0,20 | 2,79 |
| Киев | 1,69 | 2,56 | 3,15 | 3,49 | 4,71 | 4,19 | 4,48 | 4,40 | 3,14 | 2,44 | 1,39 | 1,44 | 3,09 |
| Ялта | 1,27 | 2,06 | 3,05 | 4,30 | 5,44 | 5,84 | 6,20 | 5,34 | 4,07 | 2,67 | 1,55 | 1,07 | 3,57 |
| Харьков | 1,19 | 2,18 | 3,42 | 4,48 | 5,65 | 5,89 | 5,83 | 5,05 | 3,71 | 2,24 | 1,27 | 0,93 | 3,49 |
| Минск | 0,81 | 1,64 | 2,76 | 3,75 | 4,94 | 4,95 | 4,86 | 4,32 | 2,73 | 1,55 | 0,82 | 0,57 | 2,81 |
| Витебск | 0,72 | 1,50 | 2,70 | 3,87 | 5,20 | 5,24 | 5,21 | 4,24 | 2,75 | 1,52 | 0,80 | 0,51 | 2,86 |
| Брест | 0,88 | 1,61 | 2,69 | 3,80 | 5,00 | 4,97 | 4,78 | 4,34 | 2,86 | 1,65 | 0,87 | 0,68 | 2,85 |
Теперь можно произвести расчет:
Определяем выработку энергии одним солнечным модулем в сутки:
WСБ = Pном.*Кинс.
Определяем количество солнечных батарей, которое потребуется для энергообеспечения дома:
N=Wср.сут./ WСБ
При расчете среднесуточного потребления не забывайте учитывать возможные потери на заряд/разряд аккумулятора, в среднем это значение принимают за 15-20%. Если Вы планируете использование солнечных батарей в течение всего года, коэффициент инсоляции должен выбираться наименьший за год. Расчет должен производиться не только для солнечных батарей, но и для аккумуляторов, контроллеров заряда, инвертора. Как показывает практика, тщательный расчет показателей энергосистемы, сокращает ее стоимость на 20-30%, а учитывая то, что расходы на приобретение и монтаж солнечных батарей и других элементов значительные, то экономия получается ощутимая.
Наглядный пример в помощь
Для небольшого дачного дома среднесуточное потребление электроэнергии составляет порядка 2-5 кВт*ч, для загородного коттеджа это значение может равняться 10-50 кВт*ч и даже больше. В таблице 1 приведены основные энергопотребители, которые встречаются в каждом доме. На основе представленных данных и произведем расчет.
| № | Энергопотребитель | Мощность, Вт | Количество | Среднесуточное время работы, ч | Потребляемая мощность в сутки, кВт*ч |
| 1 | Лампа накаливания | 100 | 3 | 3 | 0,9 |
| 2 | Лампа накаливания | 60 | 3 | 3 | 0,54 |
| 3 | Телевизор | 150 | 1 | 4 | 0,6 |
| 4 | Насос | 500 | 1 | 2 | 1 |
| 5 | Холодильник | 1000 | 1 | 2 | 2 |
| 6 | Компьютер | 400 | 1 | 2 | 0,8 |
| 7 | Спутниковая антенна | 30 | 1 | 4 | 0,12 |
| ИТОГО: | — | — | — | 5,96 |
Получается, энергоемкость нашего дома составляет 5,96 кВт, а с учетом потерь на разряд/заряд аккумулятора 5,96*1,15=6,854кВт. Допустим, что наш дом находится в Ялте, и мы планируем использовать устанавливаемую солнечную систему в течение всего года, тогда коэффициент инсоляции составит 3,57. Номинальная мощность солнечных батарей, которые мы приобрели, равняется 100 Вт. За сутки один модуль сможет вырабатывать 100*3,57=357 Вт. Вычисляем количество: 6,854/0,6426=19,2, округляем в большую сторону и получаем 20 солнечных батарей смогут обеспечить дом, потребляющий около 6000 Вт*ч/сутки.
Как видно из расчета, наиболее прожорливыми приборами являются лампы накаливания и холодильник. Чтобы снизить энергозатраты рекомендуют:
- Заменить лампы накаливания на светодиодные энергосберегающие, потребляя всего 4 Вт они излучают светопоток, аналогичный 90 Вт лампе накаливания.
- Если обклеить холодильник пенопластом и отодвинуть от стены на 15 и более сантиметров, это снизит его энергопотребление на 15%.
Деньги любят счет…
Рекомендовано использовать солнечные панели мощностью от 100 до 140 Вт, рассчитанные на работу с 12 В аккумуляторами. Более мощные образцы имеют значительный вес и площадь, что затрудняет их установку и эксплуатацию, а менее мощные модели использовать для среднего дома крайне нецелесообразно. Из этих критериев и будем рассчитывать стоимость.
Модуль, изготовленный из поликристаллического кремния, мощностью в 100 Вт стоит порядка 5000 рублей. В нашем примере количество модулей равняется 20 шт., то есть только на них мы потратим 100 тыс. рублей. К этой сумме нужно прибавить стоимость аккумуляторов, инвертора и креплений для СБ. Для системы, которую мы рассматривали в примере, понадобится 7 аккумуляторов, стоимость одного составляет около 9-10 тыс. рублей, то есть мы потратим еще около 60-70 тыс. рублей. В итоге с учетом затрат на крепления для солнечных батарей, инвертор и другие необходимые элементы получаем сумму в 200 тыс. рублей, именно столько необходимо будет потратить на автономную систему энергоснабжения для дома, потребляющего около 180 кВт в месяц. А дальше уже Вам решать, насколько будет выгодна подобная конструкция из модулей на Вашем загородном участке.
Статью подготовила Абдуллина Регина
Рассчитываем панели для автономной энергосистемы:
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/м? — 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? / Pинс
Eсб
- энергия солнечной батареей;
Eинс
- инсоляция 1 м? (конкретный месяц из таблицы);
?
- КПД передачи электрического тока;
Pсб
- номинальная мощность батареи;
Pинс
- максимальная мощность инсоляции 1 м? земной поверхности.
Так же можно делать расчет мощности солнечных батарей, необходимой для месячного энергопотребления.
2. Рсб = Ринс х Есб/ (Еинс х?)
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).
- 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.
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.
Подсчитана мировая доля энергии, полученной с помощью ВИЭ за 2013 год
По мере того как растут потребительские цены на электроэнергию, а также на газ, бензин и дизельное топливо, владельцы собственных домов всё чаще...
Хорошее освещение является неотъемлемым фактором сохранения здорового зрения. Около 90% знаний человек получает посредством глаз. Поэтому к...
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. 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 дома
>
Ещё 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. 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:
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.
При помощи автономной солнечной установки можно обеспечить энергией все электроприборы в вашем доме. Главное понять и правильно оценить потребности вашего домохозяйства и те мощности, которые вам необходимо установить.
Компоненты домашней солнечной системы.
Домашняя фотоэлектрическая система, как правило, состоит из 6 базовых элементов:
Рассчитываем количество солнечных батарей и аккумуляторов за 6 шагов
1. Расчет энергопотребления. Первым шагом является составление спецификации, то есть, техническое описание системы. Сначала нужно составить список всех электроприборов в доме, выяснить их потребности и занести в список.Ниже приведены ориентировочные данные о средних значениях мощностей некоторых приборов. Это приблизительные оценки. Для того, чтобы рассчитать потребляемую мощность системы с инвертором (для приборов переменного тока), нужно сделать поправки для каждого прибора. Потери в инверторе могут быть до 20%. Холодильник, компрессор в момент пуска потребляют мощность в 5-6 раз больше паспортной, поэтому инвертор должен выдерживать кратковременные перегрузки в 2-3 раза выше номинальной мощности. Если приборов с высокой мощностью много, то для более дешевого и оптимального выбора инвертора, следует предусматривать отдельное включение таких приборов при работе.
Таблица1. Среднее энергии электроприборами
2. Определяем количество солнечной энергии, которую можно получить в данной местности. Здесь важны два фактора:
- среднегодовая солнечная радиация,
- среднемесячные ее значения для худших погодных условий.
Исходя из этой таблицы, можно выбрать мощность солнечных панелей с учетом реального потребления, кроме случаев чрезвычайно длительных периодов плохой погоды. Используя модули различной мощности (50, 100, 250 Вт) можно набрать мощность для собственной системы.
3. Выбор емкости аккумуляторов
зависит от потребности в энергии и от количества панелей - от зарядного тока. Для аккумуляторов AGM нужен 10% зарядный ток. Для панели на 90 Вт минимальная емкость аккумулятора 60 А * ч, а оптимальная - 100 А * ч. Она накопит 1,2кВт * ч при напряжении 12 В.
Для систем потребления до 1,5 кВт * ч в день лучше использовать аккумуляторы и панели на 12 В. Системы, которые потребляют свыше 3 кВт * ч в день - целесообразно комплектовать солнечным генератором и аккумулятором с напряжением 48 В.
Наиболее доступными по цене являются автомобильные аккумуляторы, но они предназначены для передачи больших токов в течение короткого времени. Эти аккумуляторы плохо выдерживают длительные циклы зарядки-разрядки, типичные для солнечных систем.
Специальные солнечные аккумуляторы имеют низкую чувствительность для работы в циклическом режиме и низкий саморазряд. Производители изготавливают аккумуляторы с разным временем разрядки. Выбранный аккумулятор должен иметь запас энергии примерно на 4 суток.
Для того, чтобы аккумулятор прослужил заявленный производителем срок, он должен использоваться в комплекте с качественным контролером заряда. Контролируется ток заряда, который снижается при полностью заряженном аккумуляторе. Прерываются поставки энергии при разрядке до критического уровня.
4. Выбор инвертора.
Для пользования бытовыми приборами используется переменный ток (220В, 50 Гц), а для этого в солнечной системе с аккумулятором должен быть инвертор. Желательно использовать инверторы с синусоидальным выходом - это качественная для приборов.
5. Срок службы компонентов.
Важным фактором является срок эксплуатации отдельных компонентов. Фотопанели предусматривают снижение производительности до 80% в 20-м году, хотя могут работать 25 лет. Каркасы и крепления тоже надо выбирать на такой срок: алюминий или нержавейка. Аккумуляторы имеют средний срок службы 4-12 лет (зависит от характера циклов заряд / разряд). Инверторы преимущественно служат 10-15 лет, а гарантийный период устанавливают на 5 лет.
6. Моральное устаревание и утилизация.
Об этом мало говорят, но от этого никуда не деться. Все технологические новшества и . С каждым годом появляются все более продуктивные и дешевые
