Расчет солнечной батареи и аккумуляторов, комплекта солнечной электростанции
Очень часто при обращении за подбором оборудования или при выборе солнечной электростанции клиенты задают вопрос: Как рассчитать мощность и количество солнечных батарей и аккумуляторов и какой мощности выбрать солнечную электростанцию. В этой статье мы попробуем разобраться с этим вопросом, и я постараюсь простым языком, без углубления в детали объяснить как это сделать.
В первую очередь нужно узнать сколько электроэнергии вы потребляете в сутки, это можно сделать взяв средние ежемесячные показания счетчика электроэнергии и разделить на 30 дней. Так мы получим среднее потребление в сутки. Например соц норма в РО на двух чел составляет 234кВт, что около 8кВт.ч электроэнергии в сутки. Соответственно нам необходимо чтобы солнечные батареи вырабатывали такое же количество энергии в день.
Расчет количества солнечных батарей и их мощности
Так как солнечные панели вырабатывают электрическую энергию только в светлое время суток, то это необходимо учесть в первую очередь, так же стоит понимать, что выработка в пасмурные дни и зимой очень сильно снижается, и может составлять 10-30 процентов от мощности панелей. Для простоты и удобства мы будем делать расчет с апреля по октябрь, по времени суток основная выработка идет с 9 до 17 часов, т.е. 7-8 часов в день. В летнее время интервалы конечно будут больше, с восхода до заката, но в эти часы выработка будет значительно меньше номинала, поэтому мы усредняем.
Итак 4 солнечные батареи мощностью 250Вт. (всего 1000Вт). За день выработают 8кВт.ч энергии, т.е. в месяц это 240кВт.ч. Но это идеальный расчет, как мы говорили выше, в пасмурные дни выработка будет меньше, поэтому можно лучше взять 70% от выработки, 240 * 0,7 = 168 кВт.ч. Это усредненный расчет без потерь в инверторе и аккумуляторных батареях. Так же это значение можно применить для рассчета сетевой солнечной электростанции где не используются аккумуляторные батареи.
Расчет аккумуляторов для солнечной электростанции
Далее перейдем к расчёту ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей. Их количестов и емкость должна быть такой, чтобы энергии которая в них запасается хватило на темное время суток, стоит учесть что ночью потребление электроэнергии минимально, по сравнению с дневной активностью.
Аккумулятор на 100А.ч. запасает примерно 100А * 12В = 1200Вт. (лампочка на 100Вт. проработает от такого акб 12 часов). Так если за ночь вы потребляете 2,4кВт.ч. электричества, то вам необходимо установить 2 АКБ по 100А.ч. (12В), но тут стоит учитывать что аккумуляторы нежелательно разряжать на 100%, а лучше не более 70%-50%. Исходя из этого получаем, что 2 АКБ по 100А.ч. будут запасать 2400 * 0,7 = 1700Вт.ч. Это верно при разряде не большими токами, при подключении мощных потребителей происходит просадка напряжения и емкость по факту уменьшается.
Если вы хотите рассчитать, какая емкость аккумулятора нужна к солнечной батари, ниже приводим таблицу соответствия (для системы 12В.):
Мощность инвертора и потери в нем
Теперь что касается инвертора, он тоже имеет свой КПД а это порядка 75-90%, т.е. все полученные величины выработки энергии и запаса можно относить к этим процентам. В итоге лучше брать двойной запас емкости для аккумуляторов, Так при потреблении 2400Вт.ч за ночь, устанавливать 4 АКБ емкостью 100А.ч. 100А*12В*4 = 4800Вт.ч. Мощность инвертора показывает номинальную нагрузку которую можно подключить к нему, т.е количество и тип бытовых приборов.
- Солнечные батареи 4шт. по 250Вт. Выработка в месяц 170 -240кВт.ч (36тыс.руб.)
- АКБ по 100А.ч. 4 шт. запас до 4800 Вт. (AGM аккумуляторы 50тыс.руб.)
- Инвертор 2,4кВт номинальная мощность подключаемого оборудования (27тыс.)
Итого 113 тыс. руб. за комплект оборудования.
Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии
- Телевизор Led – 50-150Вт.
- Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
- Ноутбук – 20-50Вт
- Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
- Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
- Роутер – 10-20Вт.
- Кондиционер 9 – 700-900Вт.
- Эл. Чайник – 1500Вт.
- Микроволновка – 500-700Вт.
- Стиральная машина – 600 – 900Вт.
- Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.
Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.
Как сделать расчёт солнечных батарей
Когда вы точно определились с тем, что хотите оборудовать дом солнечными панелями, начинается этап обдумывания всех нюансов. Один из важнейших моментов — это расчёт солнечных батарей. Сам расчёт несложен, больше уйдет времени на определение всех переменных.
Этапы расчёта
1. Определите уровень потребления
Самый важный вопрос — сколько электроэнергии потребляет ваше домохозяйство. Тут два варианта:
- Свериться с квитанциями за электричество.
- Рассчитать всё детально вручную.
Для детального расчёта составьте список всех электроприборов в доме, включая лампочки. Выпишите мощность (Вт) и время работы каждого устройства на протяжение суток. Перемножьте два показателя и вы получите расход электроэнергии на каждый электроприбор (Вт/час). Сложив результаты, вы поймёте, сколько потребляет ваше домохозяйство в сутки, а перемножив на 30 (дней), сможете определить месячный показатель.
Мощность устройства можно посмотреть в документах на него. Нередко там сразу указана потребляемость электроэнергии.
Установка на калькулятор солнечной панели
Место творчества радиолюбителя всегда компактно, это удобно когда всё необходимое находится на расстоянии максимум вытянутой руки, однако при этом каждый сантиметр полезной площади «в деле», на ней размещено то, что постоянно востребовано, при этом у всего есть своё раз и навсегда определённое место. Перестановки и замены тут недопустимы. Так в уголке внутренней полочки секретера, с краю, «прописался» совсем не большой калькулятор.
На днях он перестал функционировать, не припомню чтобы менял в нём батарейку, да это и правда ни к чему, потому как он с солнечной панелью. Так думал пока не вскрыл корпус. Ну и ладно, положил на его место другой, чуть побольше, считать тоже умеет вот только постоянно падает – места ему мало. Нервирует это, решил восстановить работоспособность старого. Достал из отсека питания батарейку дискового типа, марганцево-щелочную, типоразмер L-1131, вольтаж 1,5 В. Её диаметр 11.6 мм, высота (толщина) 3.1 мм, ёмкость 70 мА. Подзарядил – калькулятор заработал.
Тест солнечной батареи
Но на этом не остановился, уже давно имелась в наличии и лежала без дела солнечная панель Panasonic 828 BP-2911C4. Пусть она с обломанным краешком, но на солнышке средней интенсивности выдаёт 2,22 В, через германиевый диод Д310 потеря меньше 0,1 В. Соединил её с калькулятором на прямую – к сожалению увы, не «тянет» она данную конкретную схему.
Нашёл подходящую схему повышающего преобразователя, собрал, но опять разочарование – поставленный германиевый транзистор ГТ309, вместо указанного автором ГТ109, не захотел в схеме работать (не открывается). Вот оригинальная схема с описанием, если вдруг у кого есть нужный транзистор и он захочет её собрать.
Повышающий преобразователь для солнечной панели преобразователя
- Резистор R1 и конденсатор C1 согласно схемы.
- Транзистор V2 германиевый, так как он работает в качестве генератора даже при напряжении 0,4 В.
- Трансформатор наматывается на ферритовом колечке. Первичная обмотка содержит 20 витков провода диаметром 0,1 мм (10 витков + 10 витков). Вторичная обмотка содержит 100 витков того же провода.
- К выходу вторичной обмотки подключен диодный мост V3.
- На выходе параллельно заряжаемой батарейке подключается емкость от 0,1 до 1 мкф.
- Предусматривается возможность подзарядки от солнечной панели калькулятора батареек до 3-х вольт включительно.
Стало любопытно, как же устроена схема соединения солнечной панели в настоящих калькуляторах двойного питания, батарейка + солнечная панель. Не поленился открыть имеющиеся. Между прочим оказалось, что оба калькулятора прекрасно работают и без батареек, только на энергии солнечной панели.
Принципиальная схема подключения
Схема соединения в обоих была идентичной, недаром они и называются одинаково. Ну с диодом, зачем он здесь, всё понятно, а вот светодиод.
Так как схема ремонтируемого калькулятора не пожелала работать напрямую от солнечной панели – настаивать не стал и решил использовать её только на подзарядку батарейки соединив через германиевый диод Д310 (соединён он правильно анодом к плюсу панели, это маркировка на его корпусе сделана наоборот).
Но перед тем как это сделать испытал панель на возможность её использования в качестве зарядки. На батарейку с солнечной панели было подано напряжение в 1,9 вольта. Зарядный ток составил 0,186 мА, совсем не много, но нужно учесть, что батарейка была уже подзаряжена, а вот когда она в процессе работы будет разряжена в большей мере соответственно и «потянет» на себя и больший ток. Тут главное, что процесс пошёл.
Калькулятор снова полностью работоспособен, находится на привычном ему и мне месте. Помимо чистой прагматичности в его восстановлении однозначно присутствует и положительный моральный аспект или сказать проще – реализация творческого потенциала. Автор Babay iz Barnaula.
Источник https://enpartner.ru/novosti/raschet-solnechnoj-batarei-i-akkumulyatora-solnechnoj-elektrostantsii
Источник https://nova-sun.ru/solnechnye-paneli/raschet-solnechnyh-batarej
Источник https://2shemi.ru/ustanovka-na-kalkulyator-solnechnoj-paneli/