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.
Солнечная батарея для телефона
Всем давно известно, что Солнце греет нашу планету, излучая большое количество энергии, но не многие знают о том, что каждый квадратный метр Земли получает энергетический поток мощностью около 1000 Вт. Из этой энергии мы можем использовать в среднем приблизительно 120 Вт. Это знание и легло в основу такого необходимого сегодня прибора, как солнечная зарядка для телефона.
Любая солнечная батарея состоит из фотоэлементов, деятельность которых направлена на преобразование энергии, получаемой от Солнца, в ту его форму, которую мы можем использовать в своих целях, а именно в электричество. Такие батареи могут пригодиться, если вы часто путешествуете вдали от цивилизации, где не найти розетку. Солнечные батареи помогут вам зарядить любое устройство начиная от мобильного телефона, заканчивая, столь необходимым иногда, GPS навигатором. В этой статье мы попробуем разобраться в том, что такое солнечные батареи для телефона, какие они бывают, и даже попробуем изготовить такую батарею собственными руками.
Солнечная зарядка для телефона
Сегодня, когда технологии развиваются неимоверно быстро и человечество стремиться к поиску альтернативных источников энергии, солнечные батареи повсеместно используются в быту и с каждым днем становятся все более популярными. На рынке представлено множество моделей различных зарядных устройств, использующих преобразованные солнечные лучи. Они отличаются между собой как по характеристикам, так и по цене. Давайте попробуем разобраться в том, на чем акцентировать внимание при выборе такого девайса.
Основные характеристики
Первая и основная характеристика, описывающая солнечные батареи – это мощность, этот параметр говорит о том, как скоро зарядится ваш телефон, фотоаппарат или любое другое устройство от выбранной батареи. Абсолютно несущественно сколько различных разъемов расположено на корпусе устройства, а если их много, то это вовсе не означает, что батарея может заряжать их все и сразу.
Только выходная мощность, которая прямо пропорциональна площади фотопластин устройства, говорит о том, насколько полезной будет батарея. Соответственно, если площадь фотопластин невелика, то электричества вы тоже извлечете крайне немного, на это нужно обратить внимание при покупке. Статистические данные говорят о том, что коэффициент полезного действия такого девайса не более 15%, поэтому абсолютно несущественно брендовая у вас батарея или нет и основное в ней площадь ее фотопластин.
Мощность тока и напряжения в характеристиках, говорящих о работоспособности такого альтернативного источника энергии, как солнечные батареи, указываются двойным значением – первое значение максимальное, а второе рабочее. Соответственно напряжение будет максимальным, когда нет загрузки, а рабочее, когда к батарее подсоединен заряжаемый аккумулятор, ну а значение тока будет максимальным при коротко замыкании, а рабочим при зарядке аккумулятора. Для того, чтобы использовать батарею по максимуму, вам нужно, чтобы указанная на ней выходная мощность была равно рабочему напряжению в то время, когда производиться зарядка аккумулятора сотовых или любой другой батареи.
Что выбрать?
Поэтому, делаем вывод о том, что, например, выбирая солнечные батареи для телефонов, необходимо отдавать предпочтение девайса, выходная мощность напряжения которых приблизительно равна тому напряжению, которое требуется телефону.
Если вам нужна солнечная батарея для мобильного телефона, и вы не собираетесь заряжать с ее помощью приборы помощнее, то вам нет смысла покупать устройство, выходная мощность напряжения будет превышать требуемое телефоном напряжение, так как вы просто потеряете мощность, а заряжаться мобильный быстрее не станет.
Но есть одно «но» — напряжение, которое выдают солнечные батареи очень зависит от нагрузки, которую они получают, и, поэтому, зачастую, мы выбираем модель с избыточной мощностью, использование которой неизбежно ведет в итоге к потерям мощности. Для того, чтобы минимизировать потери используют такие приборы, как преобразователь напряжения, позволяющий аккумуляторам потреблять от солнечных батарей столько тока, чтобы выходное значение батареи при этом было максимальным.
Солнце везде разное
Вы получаете батарею и в инструкции у нее есть пункт о том, как быстро она заряжается на солнце. Конечно же, вы спешите проверить покупку и несете ее на подоконник или во двор, где прекрасное дневное солнце должно быстренько ее зарядить. И как же велико ваше разочарование, когда спустя указанное время батарея зарядилась только на половину или и того меньше.
Но постойте, не стоит грешить на производителя, ведь то, что указано в инструкции возможно только при «стандартных условиях освещения», которые обитают только на экваторе в ясные дни, когда солнце висит прямо над головой. Поэтому, чтобы вас не постигло подобное разочарование, при выборе батареи стоит учесть фактор вашего географического положения и выбирать солнечные батареи с запасом по мощности тока, который, в свою очередь, зависит от того на сколько интенсивен свет при зарядке самого солнечного устройства.
Также немаловажным является способ защиты фотоэлементов, который говорит о том, нас колько долговечной будет ваша солнечная батарея для мобильных телефонов. Габариты, вес и наличие различных входов для электронных устройств также имеют значение, ведь мы хотите легко транспортируемую универсальную батарею, которую можно положить в рюкзак, а не тяжелый и бесполезный ящик, верно ведь?
Виды солнечных батарей
Итак, давайте определимся с тем, что вы планируете заряжать, и исходя из этого рассмотрим варианты существующих батарей. От количества аккумуляторов, которые солнечная батарея может заряжать одновременно, напрямую зависит ее размер, вес и цена. Если вы будете использовать батарею только для зарядки сотовых, то нет смысла платить за мощную батарею. Солнечные батареи для мобильных телефонов имеют рабочее напряжение 6 В и мощность 4 Вт. Если же вы планируете заряжать более мощные устройства, такие как, фотоаппарат или КПК, то мощность вашего девайса, черпающего электричество из солнечной энергии, должна быть не менее 6 Вт. Ну а если вы хотите заряжать все и сразу, то имеет смысл купить батарею мощностью 15 Вт.
Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.
Сегодня на рынке представлено множество различных моделей прибора, который способен заряжать электронику, используя солнечные лучи, но все их можно условно разделить на несколько видов, которые мы и рассмотрим.
- Первый тип — это маломощные устройства, они используются для зарядки сотовых телефонов и аналогичных устройств. Стоят дорого, умещаются в ладони.
- Второй тип – универсальные батареи, ориентированные на питание большого спектра «прожорливых» и не очень приборов, в условиях отсутствия розетки. Часто применяются туристами в походах, так как сочетают в себе приятную цену и довольно неплохое качество.
- Третий тип – это составляющие продвинутую батарею, панели солнечных элементов, с помощью которых можно смастерить очень полезное и мощное устройство.
Солнечная зарядка для телефона: делаем своими руками
Если вы поняли, что солнечная зарядка для телефонов на основе природной энергии, ну, просто необходима, но ее стоимость не позволяет вам ее получить – это не беда. Далее мы расскажем вам, как собрать этот полезный девайс самостоятельно в домашних условиях.
Солнечная зарядка для телефона своими руками — это не только полезное, но и очень увлекательно занятие.Оно поможет вам лучше понять, как работает электроника и сэкономить на покупке солнечного зарядника.
Итак, приступим. Нам потребуется задняя панель от телефона, разъем питания и солнечные элементы. На первый взгляд может показаться, что найти такие элементы проблематично, но это вовсе не так. Самые дешевые, амфорные солнечные элементы довольно прочные, но работают всего 5-6 лет с крайне невысоким коэффициентом полезного действия, около 7% в среднем. Тем не менее, именно они являются основой для изготовления гибких батарей.
Один такой элемент выдает приблизительно пол вольта, поэтому их нужно взять не менее десяти. Лучше купить готовый модуль таких элементов, так как, не имея навыков пайки легкоокисляющихся при нагревании веществ, соединить все элементы воедино будет крайне сложно. Итак, идем в магазин электротехники, ищем отдел электронных компонентов и покупаем там два модуля из десяти монокристаллических элементов, дающих напряжение 5 В.
Затем спаиваем их и крепим к крышке телефона с помощью двустороннего скотча. Подпаиваем к этому делу разъем питания, не забывая о полярности, а со стороны знака плюс нужно припаять диод, который не будет давать аккумулятору разряжаться. Вставляем в телефон, поворачиваем фотоэлементы к свету или яркой лампе и ждем, когда включится режим зарядки. Сделанный нами солнечная зарядка для телефона не сможет полностью зарядить батарею, но зато поможет, какое-то время, поддерживать автономную работу устройства.
Как собрать зарядку для телефона из солнечных панелей
В этом материале разберём интересную и довольно простую самоделку, позволяющую заряжать телефон и многие другие гаджеты от солнечной энергии. Не сказать, что это практично и позволит забыть об обычных способах питания устройств, но зарядка для телефона из солнечных панелей своими руками — интересный опыт, который должен пройти каждый, кто увлекается альтернативной энергетикой.
Солнечная зарядка без аккумулятора
Самый простой вариант — это сразу заряжать гаджет от солнечных батарей. Единственная загвоздка в том, что телефону нужна подзарядка со стабильным напряжением 5V, а солнечные панели могут иметь разный диапазон этой характеристики. Проблема решается добавлением в схему преобразователь напряжения — устройство, которое изменяет входное напряжение на нужное нам.
Комплектующие
- Солнечные панели.
- Преобразователь напряжения на 5V с USB-выходом.
- Монтажная плата (при необходимости).
- Провода.
Солнечная панель или набор из нескольких пластин должен в совокупности выдавать не меньше 5V. В противном случае зарядка будет невозможна. Лучше перестраховаться и взять панелей с совокупным напряжением 6-8V.
Лучше сразу брать преобразователь с USB, чем мучится с правильностью подключения контактов порта. Бывают преобразователи, понижающие напряжение и повышающие. При питании напрямую от солнечных батарей будем использовать понижающий преобразователь. Если мы сначала заряжаем аккумулятор от панелей, а потом телефон, то скорее всего понадобится повышающий преобразователь — зависит от мощности аккумулятора. Выглядит нужное нам устройство так:
Всё несложно найти на AliExpress, отечественных интернет-магазинах или поискать на местных рынках радиоэлектроники.
Из инструментов понадобится только паяльник, набор для пайки и нож.
Сборка
Если у вас несколько солнечных панелей, каждая из которых выдаёт на выходе не менее 5V, то можно спаять их параллельно. Так можно повысить их итоговую мощность, а следовательно увеличить скорость зарядки. Подключаем панели к преобразователю и всё готово. Схема выглядит так:
Солнечные панели можно закрепить на плоской поверхности, например, дощечке. А преобразователь размещается на обратной стороне.
Если нужна зарядка на солнечных батареях с аккумулятором (Powerbank)
Будет круто, если ваше самодельное зарядное устройство оборудовать батареей, накапливающей поступающий с панелей заряд.
Кроме аккумулятора, к комплектующим необходимо добавить плату защиты аккумулятора TP4056 и диод 1N4007, который обеспечит защиту от обратного напряжения. Защитная плата поможет избежать предельных значений для аккумулятора: превышение заряда и разряда, высокое напряжение. Плата TP4056 имеет два светодиода: красный — идёт зарядка, синий — аккумулятор заряжен.
Также можно заморочиться с держателем для аккумулятора и SPDT-переключателем. Теперь схема будет выглядеть так:
Солнечные панели припаиваются к местам IN+ и IN- защитной платы, на батарею выводим через BAT+ и BAT-, соблюдая полярность. Диод должен расположиться на плюсовой клемме панелей. Учтите, что плата TP4056 сильно греется, поэтому для вентиляции её лучше разместить немного выше над монтажной платой.
От батареи выводим схему на преобразователь напряжения, не забывая переключатель. Если использовать аккумулятор, как в примере на 3.6V, то преобразователь должен быть повышающий, чтобы на выходе мы получали стабильные 5V.
Осталось собрать конструкцию, как вам будет удобно. Учтите, что аккумулятор лучше не размещать на солнце.
Источник https://enpartner.ru/novosti/raschet-solnechnoj-batarei-i-akkumulyatora-solnechnoj-elektrostantsii
Источник https://ekobatarei.ru/vdali-ot-rozetki-ili-zachem-nuzhna-solnechnaya
Источник https://nova-sun.ru/solnechnye-paneli/zaryadka-na-solnechnyh-batareyah