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. 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.
Сколько солнечных панелей и аккумуляторов нужно для дома
На сегодняшний день все люди энергетически зависимы, представить себе комфортную жизнь без электричества просто невозможно. Однако такое удовольствие обходится недешево, особенно если за счет энергии отапливается помещение, что свойственно для частных домов. Поэтому хорошей альтернативой выступает получение экологичной энергии от солнца при помощи специальных солнечных батарей. Но для обеспечения потребностей всего дома нужно правильно рассчитать количество модулей.
Установка системы солнечных батарей
Солнечная панель может устанавливаться в любом удобном месте, куда открыто проникают солнечные лучи. Это может быть:
- На крыше.
- На стене дома с южной стороны.
- На земле при участии крепежной системы.
- На балконе.
Чаще всего, батарея устанавливается в частном доме именно на крыше. Для правильной установки на нашем сайте представлены системы креплений солнечных панелей. Здесь отсутствует заслонение тенью, и солнечный свет попадает с максимальной отдачей. Однако, чтобы получить высокую эффективность и «выжать» из работы системы достаточное количество энергии, необходимо постоянно менять угол наклона панелей, так как в разное время года солнце меняет свою траекторию. Также проследите, чтобы панели не заслоняли деревья, другие здания или прочие объекты.
Установка солнечной системы не подразумевает наличие только одних панелей. Для полноценной и правильной работы требуются следующие технические устройства:
- Аккумулятор
- Генератор
- Инвертор
- Контроллер
- Соединительная коробка
- Потребитель.
Схема подключения солнечной системы следующая: батарея подсоединяется к контроллеру, он подводится к аккумулятору для исключения перенапряжения, далее к инвертору, чтобы в результате получить электричество напряжением 220В.
Если вырабатываемой панелями мощности недостаточно для обеспечения всего дома, тогда можно соединить солнечные модули с общей сетью, но в этом случае схема усложняется и здесь без специалистов не обойтись. Основной смысл заключается в распределении тока между резервированной и нерезервированной нагрузкой. Такой вариант идеально подходит для зимнего времени, когда солнечной энергии не хватает на обеспечение всех потребностей дома в электричестве.
Какие расчеты необходимы для системы
Чтобы рассчитать необходимое количество панелей для обеспечения электроэнергией всего частного дома, нужно произвести ряд несложных расчетов и в первую очередь оценить степень затрат тока и выработки.
Расчет мощности
Мощность солнечных батарей подбирается в зависимости от требуемого электропотребления. Чтобы узнать, сколько вы тратите электроэнергии, можно посмотреть на счетчике за месяц или за сутки. Солнечные панели должны вырабатывать не аналогичное количество энергии, а на 30% больше. Это связано с рядом факторов:
- Во-первых, солнечная энергия вырабатывается только в светлое время суток и то при условии, что солнце светит, то есть небо чистое и лучи попадают на панель под прямым углом.
- Во-вторых, когда солнце меняет свою траекторию, то есть меняется угол наклона, то и выработка тока снижается.
- В-третьих, для полного обеспечения электроэнергией дома на месяц учитывайте количество пасмурных дней, так как в эти дни мощность солнечной панели падает до 20 раз. То же самое касается и светового дня в разное время года и местности, ведь ближе к зиме мощность будет падать, соответственно, потребуется либо дополнительный источник сети, либо увеличение количества солнечных панелей.
- В-четвертых, следует учитывать, что к работе солнечных батарей подключается инвертор и аккумулятор, которые также забирают на себя часть энергии, которая необходима для их работы.
Расчет максимальной мощности ведется, исходя из солнечного времени, так как ночью энергия не вырабатывается, ток ночью поступает благодаря накапливанию энергии в генераторе утром и днем. Чаще всего, к этому отрезку относятся часы с 9 утра до 17 часов вечера. Панель мощностью в 1000 Вт за это время сможет произвести 8 кВт*ч энергии, а в месяц соответственно 24 кВт*ч. Если время до 9 утра и после 17 часов также работает на производство энергии за счет попадания солнечного света, то ее можно отнести как раз к тем 20-30%, которые будут запасом с целью обеспечения других процессов и перекрытия пасмурных дней. Ну а если вы приобретете солнечные батареи большой мощностью, например, 2000 Вт, то соответственно будете получать в месяц в два раза больше электроэнергии.
В зимнее время года выработка тока не просто уменьшается, но и падает до такого уровня, что с любой мощностью массива солнечных батарей не сможет питать дом. Здесь надо будет заранее подумать о бензогенераторе или возвращаться к питанию от общей сети.
Расчет емкости аккумуляторной батареи
Главное правило при выборе аккумулятора – запас емкости должен соответствовать тому потреблению энергии, которое вам нужно в темное время суток, то есть, когда не вырабатывается солнечная энергия. А если учесть пасмурные дни или холодное время года, когда солнца совсем мало, то, чтобы перестраховать себя, лучше выбирать аккумулятор с запасом, равным суточной норме потребления, например, на 7кВт и выше. Также небольшой запас энергии – до 20% – будет уходить и на саму работу аккумулятора.
Сколько нужно аккумуляторов для солнечных панелей
Чаще всего встречаются аккумуляторы мощностью 12 В, емкость их может быть разной: как 100 А/ч, так и 200 А/ч. Чем выше Ампер/час, тем соответственно он сможет сохранять большее количество энергии (1200 Вт, 2400 Вт, 3600 Вт и т.д.). Здесь все зависит от потребности вашего дома, а также от времени года, региона и широты. Кроме того, немаловажным моментом является условие работы аккумулятора: мало того, что он забирает на себя часть энергии, так его еще нельзя полностью разряжать. Поэтому расчет должен производиться с учетом всех этих моментов и погрешности.
Перед выбором аккумулятора и его покупкой учитывайте и такие особенности:
- Батарея из свинца требует на 20% больше мощности от потребляемой энергии в частном доме.
- Железо-никелевая батарея и кадмиево-никелевая требуют на 30% больше накапливания энергии от расходуемой.
- Щелочная батарея единственная из всех видов аккумулятора, которая не требует дополнительной зарядки, ее можно использовать на полную и разряд не вредит ее будущей работе.
Сейчас нет проблем с выбором аккумуляторов. Они представлены в разной ценовой категории, разные фирмы и емкость запаса. В первую очередь нужно исходить из мощности солнечных батарей, необходимого количества энергии для обеспечения дома и погодных условий. Все разработанные аккумуляторы для систем резервного питания идеально подходят для солнечных модулей. Но для качественной и бесперебойной работы лучше обзавестись еще и контроллером, который будет устранять такие риски, как глубокая разрядка или перенапряжение.
Расчет количества солнечных батарей
Как мы уже сказали, при расчете солнечных батарей необходимо отталкиваться от потребностей системы. То есть нужно оценить затраты электроэнергии в сутки или за месяц. Как это правильнее сделать? Возьмите все приборы в доме, которые на постоянной основе потребляют электричество – холодильник, телевизор, микроволновая печь, электрочайники и электролампы. Ознакомьтесь с паспортом прибора и его суточным потреблением электроэнергии либо посмотрите эту информацию в интернете. После умножьте на количество дней в месяце, сложите все показания по приборам, и вы получите приблизительное значение, которое вам нужно получить от работы солнечной батареи с учетом ее мощности и количества элементов.
И снова возвращаемся к главному правилу, что расчет необходимо вести с погрешностью сверх 30-40%, тем самым обезопасив себя от потери электроэнергии в пасмурные дни, затраты на работу аккумулятора и инвертора.
Чтобы ничего не забыть, для определения необходимого количества батарей учтите нижеприведенные рекомендации:
- Рассчитывая мощность панели и ее выработку, помните, что активнее всего солнце светит не более 7 часов в день, в ночное время суток энергия не производится, а используется из аккумулятора.
- Обязательно прибавьте дополнительно около 30% расхода электроэнергии на работу и заряд АКБ, а также инвертора. Если вы приобретете и PWM контроллер, тогда до 50%.
- Сложите все показатели потребления электроэнергии приборами в доме в зависимости от времени их работы и разделите на 7 часов (количество часов работы солнечной панели, которые дают максимальную выработку), результатом станет мощность одной батареи. Если показатель получился слишком большим, тогда нужно увеличить количество панелей, чтобы получить недостающую электроэнергию, в том числе с погрешностью до 50% на расход другого оборудования – контроллер, аккумулятор, инвертор.
Для большего понимания рассмотрим пример. Итак, вы произвели все расчеты, и у вас получилось, что в месяц на обеспечение работы всех электроприборов уходит 60кВт*ч. Плюс учитываем дополнительно расходуемую энергию, которая теряется при работе АКБ и инвертора – 30% и получаем общую цифру 78кВт*ч. Если оценить количество пасмурных дней в месяце, это где-то 5-6 дней в зависимости от региона, то в итоге оптимальным значением, покрывающим все риски, будет где-то 100 кВт*ч. Теперь рассчитываем, какая нужна батарея и мощность: 100кВт*ч/30 дней/7 часов работы = 0,47 кВт. То есть вам достаточно приобрести панель с мощностью в 0,5кВт. Для покрытия зимних электронужд потребуется либо добавить батарею, либо сразу купить с большей выработкой.
Определение стоимости системы
Назвать точно, во сколько вам обойдутся солнечные батареи вместе с необходимым техническим оборудованием и установкой, невозможно. Так как сегодня на рынке представлено огромное количество фирм, которые предлагают различные панели как по качеству, так и по мощности, срокам гарантии, дополнительным характеристикам. Есть даже схожие варианты по своим параметрам, но цена будет разной. Поэтому оценивайте все факторы в совокупности и выбирайте проверенных поставщиков. В среднем стоимость батареи мощностью 1кВт где-то в пределах 70 000 рублей. Но если вам нужно купить не одну панель, а несколько, то вы можете смело рассчитывать на скидку либо на бесплатную доставку.
Помимо расходов, связных с покупкой солнечных батарей, вам в обязательном порядке нужно будет приобрести и другие элементы системы, а именно: специализированный аккумулятор, инвертор и качественный контроллер. Например, мощный аккумулятор 12В и 200А/ч обойдется около 20 000 рублей. Есть и дороже, которые отличаются длительным сроком службы более 10 лет. В качестве альтернативы вы можете купить автомобильный аккумулятор, его цена будет на порядок ниже, однако его нельзя будет использовать в жилых домах, к тому же они не отличаются долгой работой, не более 5 лет обычно.
Ну и, конечно же, не обойтись без инвертора. С помощью инвертора постоянный ток от солнечной батареи перерабатывается в переменный с напряжением 220В, который мы используем для своих бытовых нужд. Инверторы также отличаются устройством, техническими характеристиками, производителями и сроком гарантии. Лучшими считаются синусоидные. Цена их находится в пределах от 13 000 до 20 000 рублей. Поэтому рассчитать общую сумму расходов на установку солнечной системы можно только исходя из своих потребностей, финансовых возможностей и качества оборудования.
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.
Источник http://e-veterok.ru/095-solnehnye-batarei-vraschyot.php
Источник https://www.termico-solar.com/skolko-solnechnyh-panelej-nuzhno-dlya-doma/
Источник https://nova-sun.ru/solnechnye-paneli/raschet-solnechnyh-batarej
