Как рассчитать количество солнечных батарей на дом?

Расчет солнечных батарей

Перед монтажом любого объекта требуется составление проекта и выполнение предварительных расчетов. Только таким образом возможно добиться максимальных результатов от запланированного мероприятия, установить объем предстоящих материальных затрат. Поэтому при проектировании альтернативных энергетических систем, большое значение имеет точный расчет солнечных батарей, без которого возможны значительные отклонения от нормативов и значительное снижение эффективности данных устройств.

Во время составления проекта даже самый неинформированный человек начнет разбираться и представлять себе порядок эксплуатации будущего комплекса. Его нормальная работа зависит не только от самих солнечных панелей, но и от всех остальных компонентов и составных частей.

Комплектация солнечной батареи

Для того, чтобы максимально точно рассчитать солнечную энергетическую систему, необходимо знать, какие элементы входят в ее состав. Все они используются в комплексе и позволяют наиболее эффективно преобразовывать энергию солнца в электрический ток.

Стандартный комплект включает в себя:

• Основной элемент – солнечные батареи для дома. функция заключается в приеме солнечного излучения и его последующем преобразовании в электроэнергию. Основой конструкции являются фотоэлектрические элементы, способные удерживать излучение в течение длительного времени, требующегося для преобразования. Поэтому большое значение имеет точный расчет мощности солнечных батарей.
• Инвертор. Преобразует постоянный ток солнечной панели в переменный, пригодный для работы потребителей. Полученное напряжение составляет 220 вольт.
• Аккумуляторная батарея. Накапливает электроэнергию, а потом отдает ее в ночное время, при плохой погоде или внезапном отключении основной сети. Электричество из аккумулятора поступает в инвертор и превращается в переменный ток.
• Контроллер. Управляет процессом зарядки аккумулятора, контролирует уровень заряда и разряда батареи. Подключается последовательно между солнечной батареей и аккумулятором, помогает поддерживать стабильность напряжения, поступающего в инвертор.

Для соединения компонентов системы между собой используются провода и специальные коннекторы. Обычно они входят в общий комплект.

Исходные данные для расчетов

Теперь рассмотрим как рассчитать солнечные батареи? Основной цифрой, необходимой для расчетов, является общее энергопотребление за определенный период. Если панели устанавливаются в электрифицированном загородном доме, то расход электроэнергии можно определить по счетчику. Однако, если электроснабжение подключается впервые, необходимо составить список всех имеющихся потребителей с указанием мощности каждого из них.

Например, холодильник потребляет 350 Вт/ч. В сутки он потребит около 1 кВт/ч, а в течение месяца – около 30 кВт/ч. Точно так же нужно подсчитать расход электроэнергии у осветительных и других приборов.

Полученные цифры складываются и вначале определяется общее суточное энергопотребление. Далее результат умножается на количество дней в месяце, что даст предварительное значение. К примеру, расход электроэнергии составляет 100 кВт/ч. Эта цифра будет относительной, поскольку к ней следует добавить еще 40% на потери в аккумуляторе и при работе инвертора.

Максимальный эффект от солнечной системы получается лишь при условии согласованной работы всех составляющих частей и компонентов. В первую очередь нужно правильно рассчитать батареи на основе исходных данных, потому что именно от этих расчетов будет зависеть эффективность работы всей энергетической установки.

Расчет солнечных панелей

Необходимая мощность солнечных панелей рассчитывается в соответствии с погодой в данной местности и интенсивностью излучения в разное время года. Большое значение при расчетах имеют углы наклона по горизонтали и вертикали. Этот показатель особенно важен, если солнечная система будет эксплуатироваться круглый год. От этого будет зависеть и место размещения оборудования. Если угол наклона не требует регулировок, то панели могут размещаться непосредственно на крыше здания.

Наиболее ответственным мероприятием является расчет солнечных батарей, количества модулей и их эффективности. Данные берутся по самому лучшему и самому худшему месяцу с точки зрения энергоэффективности. Для расчетов стандартной инсоляции выбирается площадь в 1 м2, а для определения номинальной мощности требуется температура 250С, при стандартном световом потоке 1 кВт/м2.

Определение производительности солнечной батареи в течение месяца осуществляется по следующей формуле: Есб = Еинс х Рсб х η/Ринс. Ее переменные соответствуют таким показателям:

• Есб – количество энергии, вырабатываемое батареей.
• Еинс – результат месячной инсоляции 1 м2.
• η – величина общего КПД при передаче тока по проводникам.
• Рсб – номинальная мощность солнечной панели.
• Ринс – наибольшая мощность инсоляции 1 м2 поверхности Земли.

При расчетах необходимо использовать единицы, одинаковые для всех показателей. Как правило, это джоули или киловатт-часы. Вычислив месячную инсоляцию, можно легко определить номинальную мощность солнечной панели, необходимую для выработки месячного объема электроэнергии: Рсб = Ринс х Есб / (Еинс х η).

Следует учесть, что напряжение на выходе солнечной панели будет на 15-40% выше напряжения аккумулятора. При использовании дешевых контроллеров эта разница неизменно уходит в потери. Более дорогие современные модели позволяют снизить этот показатель до 2-5%.

Солнечное излучение имеет разные показатели мощности, в зависимости от времени года и конкретного месяца. Номинальная мощность самой панели остается неизменной, поэтому большое значение приобретает правильный выбор места ее установки. Используя формулы, приведенные выше, можно определить лишь приблизительное количество модулей. Чтобы получить точное значение с необходимым запасом, берется двойное количество панелей с поправкой на ночное время, пасмурные дни, снегопады и другие факторы, снижающие эффективность системы.

Мощность солнечных батарей для частного дома и их производительность, во многом зависит от правильного выбора аккумуляторной батареи и инвертора.

Как рассчитать параметры аккумулятора

Аккумуляторные батареи составляют значительную часть стоимости всей солнечной системы. Прежде всего это связано с их регулярными заменами в процессе эксплуатации. Данные устройства обладают различной емкостью и сроками службы, поэтому и цена существенно отличается. Существует определенный порядок определяющий расчет солнечной батареи для дома, на основании которого каждый принимает решение о покупке той или иной модели аккумулятора.

Основными параметрами любой батареи являются емкость и количество циклов зарядки и разрядки. Показательные расчеты можно выполнить на примере обычного кислотного аккумулятора, напряжение которого составляет 12 В, а емкость – 100 А*ч.

Требуется вычислить возможный объем энергии, накопленной за 1 раз и количество той же энергии, отдаваемой за 1000 циклов, составляющих срок службы батареи. Все расчеты проводятся с учетом соблюдения правил и эксплуатационных норм.

Итак, сколько же энергии способен выдать аккумулятор полностью заряженный, а затем полностью разряженный. Для получения результата емкость в 100 А*ч умножается на среднее значение напряжения в 12 В. Итоговой цифрой будет 1200 Вт*ч или 1,2 кВт*ч.

Однако на практике полная выработка аккумулятора считается при 40-процентном остатке от начальной емкости. В этом случае показатель средней емкости за весь период эксплуатации будет не 100 А*ч, а только 70.

Поэтому реальный запас электроэнергии получается: 70 А*ч х 12 В = 840 Вт*ч или 0,84 кВт*ч.

Если этот процесс происходит под влиянием высокого тока, то емкость снизится еще больше. Таким образом, наиболее оптимальный ток разрядки будет 5 А, а мощность на выходе батареи – 60 Вт.

Если требуется решить задачу, как рассчитать мощность с повышенным значением, в этом случае количество аккумуляторов увеличивается или изменяется режим работы имеющихся устройств.

Большое значение в обеспечении рабочего режима придается правильным настройкам контроллера зарядки и разрядки. При достижении определенного напряжения заряда производится отключение, в противном случае начнется закипание электролита и его интенсивное испарение. Точно так же отключаются потребители, при разряде батареи до 80%. Соблюдение рабочего режима и рекомендаций производителя существенно увеличивает срок службы аккумуляторных батарей.

Расчет и выбор инвертора

При выборе преобразователя энергии учитывается его мощность и конфигурация выходного сигнала. Специалисты рекомендуют выбирать инверторы с номинальной мощностью, превышающей суммарную мощность потребителей на 25-30%. Также должна учитываться резко возрастающая нагрузка, когда одновременно включаются приборы с высокой пусковой мощностью.

Одним из основных показателей инвертора является его коэффициент полезного действия. Он зависит от потерь электроэнергии при выполнении сопутствующих процессов. В разных моделях он составляет 85-95%. Наиболее оптимальным вариантом считаются устройства с КПД не менее 90%.

Различные модификации инверторов могут использоваться в однофазных или трехфазных сетях. В первом случае стоимость устройств намного ниже, но они хорошо зарекомендовали себя при работе с потребителями общей мощностью до 10 кВт. Работа происходит с напряжением 220 в и частотой 50 Гц. Трехфазные приборы могут работать в более широком диапазоне напряжений – 315, 400 и 690 В. Наиболее качественные изделия комплектуются выходными трансформаторами для выравнивания параметров напряжения.

При более высокой мощности панелей на каждые дополнительные 5 кВт к общему рассчитанному количеству рекомендуется устанавливать еще один преобразователь. Некоторые модели инверторов укомплектованы собственными зарядными устройствами.

Если один из них выйдет из строя, то система будет и дальше нормально работать.

Производительность системы во многом зависит от правильного подключения инвертора. Кабель, используемый для соединений, должен обладать минимально допустимой длиной и максимально возможным сечением. При значительном удалении потребителей длину кабеля придется наращивать. Его длина от солнечной батареи до инвертора должна быть не более 3 метров.

Все соединения выполняются максимально плотно. В противном случае может возникнуть искрение и вызвать пожар. Если устанавливается автономный инвертор в качестве бесперебойного источника питания, то в его цепи вместе с другими устройствами устанавливаются автоматические выключатели.

Источник: https://electric-220.ru/news/raschet_solnechnykh_batarej/2019-02-13-1649

Раз, два, три….расчет произвели…

10 февраля 2014

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:

1. Заменить лампы накаливания на светодиодные энергосберегающие, потребляя всего 4 Вт они излучают светопоток, аналогичный 90 Вт лампе накаливания.
2. 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.

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:

Источник: https://altenergiya.ru/sun/raz-dva-tri-raschet-proizveli.html

Как рассчитать мощность солнечных батарей для дома

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»:

Таблица 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

Таблица обеспечения разных режимов функционирования солнечных батарей

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).

В связи с этим рекомендуется выбирать емкость аккумуляторов 12 вольтовых:

• 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:

1. Геометрия;
2. Тип фотоэлементов;
3. 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.

При выборе напряжения солнечной батареи рекомендуется останавливать на 24 вольтовых панелях, так как у них вдвое меньше рабочие токи, чем у 12 вольтовых панелей той же мощности.

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.

Важно при выборе панелей учитывать характеристики контролеров, которые различают по типам контролеров зарядов и мощности. В некоторых случаях эффективнее устанавливать мультивольтажные контролеры (рассчитанные на несколько напряжений).

При расчете важно учитывать срок эксплуатации системы, который без существенного понижения КПД может продолжаться 20 – 25 лет.

Стоимость системы может быть разной в зависимости от комплектующих: аккумуляторных батарей, фотомодулей и инверторов. Примерно цена 1 кВт мощности варьируется в пределах 2,5 – 3 €.

Какую систему брать для дома, сколько средств потратить на ее приобретение и будут ли эти затраты окупаемы подсчитать не так уж сложно.



Источник: http://EnergoRus.com/kak-rasschitat-moshhnost-solnechnyx-batarej-dlya-doma/

Солнечные батареи, как рассчитать мощность для дома, советы

Альтернативные источники набирают популярность, но важно знать, чтобы ощутить всю выгоду, которую дают солнечные батареи, как рассчитать мощность.

Описание

Если принято решение избавиться от зависимости от централизованной подачи электроэнергии, чтобы сэкономить на оплате за коммунальные платежи и поддерживать в доме температуру, комфортную для вас, значит, нужны батареи, работающие на солнечной энергии.

И важно грамотно рассчитать их мощность таких солнечных устройств. Конечно, обратиться за помощью можно к специалистам, которые в этом деле имеют большой опыт, но и самостоятельно рассчитать мощность батарей солнечных несложно.

Независимо от того, где солнечные батареи решено разместить – на даче или доме, необходимо прикинуть, сколько электроэнергии будет тратиться в сутки и ежемесячно.

Варианты расчета

Методов, позволяющих рассчитать мощность солнечных батарей для дома и дачи всего два. Рекомендуется перед установкой солнечных батарей, на протяжении нескольких месяцев записывать данные об израсходованной энергии, чтобы иметь среднее значение.

Или же, подсчитать суммарную мощность бытовых приборов, которыми постоянно пользуетесь. Она есть в технических документах к электроприборам. Можно ее найти и в Интернет, задав в поисковой строке название модели.

Если планируется установка инвертора с контроллером, их также обязательно учитывают при расчете итоговой мощности солнечных батарей, устанавливаемых в доме или даче.

Пример расчета энергопотребления приборов

Всегда в доме работает холодильник, телевизор, компьютер, машина стиральная, бойлер, утюг, микроволновая печь и иные бытовые приборы, без которых жизнь становится некомфортной. Помимо этого, как минимум 100 лампочек используется для освещения (пусть они будут энергосберегающими). Все это должно следует учесть при проведении расчета мощности солнечных батарей, монтируемых в доме.

В таблице приводятся данные по их мощности, времени функционирования, потребляемой энергии и т.д. Все они работают круглый год:

Прибор	Мощность	Продолжительность использования в сутки	Суточное потребление
Лампочки для освещения	200 Вт	примерно 10 часов	2 кВт*ч
Холодильник	500 Вт	3 часа	1,5 кВт*ч
Ноутбук	100 Вт	до 5 часов	0,5 кВт*ч
Стиральная машина	500 Вт	6 часов	3 кВт*ч
Утюг	1500 Вт	1 час	1,5 кВт*ч
Телевизор	150 Вт	5 часов	0,8 кВт*ч
Бойлер на 150 литров	1,2 кВт	5 часов	6 кВт*ч
Инвертор	20 Вт	24 часа	0,5 кВт*ч
Контроллер	5Вт	24 часа	0,1 кВт*ч
Микроволновая печь	500 Вт	2 часа	3 кВт*ч

Сделав несложный подсчет, выходим на итоговое суточное энергопотребление – 18,9 кВт/ч. Сюда добавить нужно мощность дополнительной техники, пользуются которой не каждый день – электрочайника, комбайна кухонного, насоса, фена и пр. В среднем получится в сутки не менее 25 кВт/ч.

Следовательно, месячное потребление энергии составит 750 кВт/ч. Чтобы текущие расходы покрывались, солнечная батарея должна вырабатывать не меньше итоговой цифры, т.е. 750 кВт.

Если расчет проводится для солнечной панели, планируемой к установке на даче, где и приборов меньше, и использование посезонное, понятно, что цифра эта будет меньше намного.

Как мощность рассчитать грамотно?

О чем свидетельствует мощность панели? Если она, к примеру, равняется 240 Вт, значит, столько она выдаст при 1000 Вт/м.кв. инсоляции.

Понятно, что круглый год и в течение суток лучи на панель с одинаковой интенсивностью не падают, поэтому, работая от 4 до 6 часов в холодное время года, она способна выдавать 1440 Вт/ч.

В летний период продолжительность работы увеличивается, достигая 8-10 часов.

Максимальный показатель также растет, приближаясь к отметке 2400 Вт/ч. Это в идеальном варианте. В действительности он корректируется с поправкой на уровень инсоляции.

Зависимость мощности то времени суток и сезона

Батарея энергию вырабатывает из солнечных лучей: чем последних больше попадет на ее поверхность, тем большей будет эффективность. Также будет вырабатываться энергии больше, если лучи попадают на панель под прямым углом и в дневное время.

С наступлением темноты процесс прекращается. Устанавливать панель нужно таким образом, чтобы скапливаемую в светлое время энергию, расходовать была возможность ночью.

Важно: подбирая панель, необходимо узнать для конкретного региона уровень инсоляции.

Инсоляция

Этот параметр означает количество солнечных лучей, упавших на единицу площади батареи. Он индивидуален для различных областей России.

Если пользователь проживает в районе, где появляется солнце недостаточно часто, то может вполне оказаться, что выбранная панель не сможет функционировать на полную мощность. Для его определения во Всемирной Сети легко найти справочники. Для мегаполисов этот показатель расписан даже помесячно.

Конечно, зимой этот показатель меньше, чем летние месяцы.

Подсчет количества панелей

Когда известны два параметра – потребление энергии и уровень инсоляции, можно переходить к расчету количества панелей, которые покроют потребность конкретного пользователя.

Норму электроэнергии для этого делят последовательно на инсоляцию помесячную. Далее, получившуюся цифру делят еще раз на мощность установки (есть в техпаспорте), и получают искомое значение.

Пример: Если покупатель проживает в Москве, где в июле инсоляция рана 5,3 кВт/ч, а ваше энергопотребление в сутки не более 20 кВт/ч, то при мощности батареи в 240 Вт (0,24 кВт), панелей потребуется 16 штук (20:5,3:0,24=15,7).

Для более точного результата и правильного выбора, просчитать необходимо по всем месяцам эти показатели.

Как повысить эффективность панелей солнечных?

Прежде всего, заменить энергосберегающими все лампочки накаливания.

Далее важно:

• использовать электроприборы классов – А, А++, А+++;
• не допускать затенения установленного оборудования;
• выдерживать оптимальный угол наклона панели, зависящий от региона проживания;
• очищать поверхность панелей от грязи, снега и наледи;
• грамотно проводить монтаж, от которого зависит производительность солнечной системы.

Только выполняя указанные рекомендации и рассчитывая мощность солнечных батарей строго в соответствии с приведенными указаниями, можно добиться наибольшей эффективности системы на солнечных батареях, которая позволит стать независимым от подачи энергии централизованными сетями.

: Расчет солнечных панелей

Источник: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/solnechnye-batarei/1902-solnechnye-batarei-kak-rasschitat-moschnost.html

Как рассчитать солнечные батареи для дома?

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:

• аккумуляторов;
• контроллера;
• солнечных батарей;
• преобразователя (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 света. 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.

Как правильно устанавливать солнечные батареи, схема

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 инсоляции 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.

Источник: https://www.solar-battery.com.ua/kak-rasschitat-solnechnyie-batarei-dlya-doma/