Расчет мощности солнечных батарей – Как правильно рассчитать мощность солнечной батареи

Содержание

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.

Зная мощность используемых в доме приборов, ее следует умножить на время, в течение которого они работают в течение суток. Все полученные данные складываются. Это и будет цифра, для ориентирования.

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).

Если панель подбирается для дачи и выбор остановлен на устройстве, мощность которого 185 Вт (0,185 кВт), достаточно будет 5 панелей (5:5,3:0,185=5).

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.

Видео: Расчет солнечных панелей

motocarrello.ru

Расчет солнечных батарей

Содержание:

  1. Комплектация солнечной батареи
  2. Исходные данные для расчетов
  3. Расчет солнечных панелей
  4. Как рассчитать параметры аккумулятора
  5. Расчет и выбор инвертора
  6. Видео

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. Главная 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.

Таким образом, общий расход электроэнергии в месяц составит 140 кВт/ч. В сутки получается 140:30:7 = 0,67 кВт/ч. Следовательно, необходимы панели с минимальной мощностью 0,7 кВт. Однако их будет достаточно лишь при хорошей погоде в летнее время и частично весной и осенью. Необходимо учесть и пасмурные дни, которые нередко наблюдаются и в летние месяцы. В связи с этим, требуется увеличить количество панелей не менее чем в два раза, в противном случае электроэнергия будет поступать с перебоями.

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. Например, повышение температуры сокращает срок службы устройства, а понижение приводит к уменьшению емкости.

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.

В инструкции к батарее указано, что ее нежелательно разряжать больше чем на 20% от общей емкости. То есть, в темное время суток из аккумулятора можно без последствий взять только 0,164 кВт*ч. Нормальная разрядка батареи должна происходит в течение 20 часов. 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.

Необходимо учитывать зависимость технических характеристик инвертора и его массы. При наличии трансформатора на 1 кг приходится мощность в размере 100 Вт. В солнечных системах может использоваться разное количество преобразователей. В системах мощностью до 5 кВт с работой вполне справляется 1 инвертор. 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.


electric-220.ru

Как рассчитать мощность солнечных батарей?

Люди находятся в постоянном поиске новых источников энергии. Одним из последних изобретений в данной сфере стали солнечные батареи. Использовать энергию солнца учёные мечтали давно, но только с появлением передовых технологий в XX веке стало возможным воплотить эту мечту в жизнь. Солнечные батареи уже давно активно внедряются в энергетические системы многих стран, особенно в местах с жарким климатом, где солнце светит почти круглый год. Но даже там установки, работающие на его энергии, пока не могут конкурировать с традиционными электростанциями.

Почему это происходит? Прежде всего потому, что установки на фотоэлементах, преобразующих солнечный свет и тепло в электричество, оказались настолько дорогими, что выработка электроэнергии таким путём просто не окупала затрат на их изготовление, монтаж и обслуживание. Поэтому давно применяемые в таких наукоёмких областях как, скажем, космонавтика, в быту солнечные батареи пробивали свой путь к массовому потребителю долго и трудно. Сначала дома, использующие электроэнергию, получаемую от солнца, были исключительно экспериментальными проектами. И лишь в последнее время строения с установленными на крышах солнечными панелями перестали восприниматься окружающими, как нечто экзотическое, а интерес к этому альтернативному источнику энергии среди домовладельцев начал приобретать относительно массовый характер.

Проникновение в быт обычных людей солнечных батареек начиналось с мелочей – часов, игрушек, калькуляторов, маленьких осветительных приборов. Именно освещение – первая сфера, где солнечная батарея стала применяться массово. Сегодня же на рынке существует масса предложений самых разнообразных систем для установки на крышах частных домов, которые технически вполне способны заменить хозяевам традиционное электроснабжение. Но по-прежнему актуальным остаётся вопрос цены и, конечно же, непредсказуемости погоды в северных широтах.

Для чего нужны расчёты?

Конструкция современных солнечных панелей уже настолько проста, что их установка может производиться самим владельцем дома, внимательно изучившим все инструкции и рекомендации по данному вопросу. Можно пригласить и профессионалов, которые сделают работу более качественно и быстро. Кстати, солнечные батареи устанавливают и некоторые владельцы городских квартир у себя на балконах и лоджиях. Но это всё-таки пока исключения.

В любом случае, хозяин должен решить вопрос, что, как и в каком количестве нужно установить на крыше для получения электроэнергии, достаточной для работы в доме электроприборов, то есть для полноценного функционирования автономной системы электрообеспечения. А для этого нужно понять несколько вещей:

  • Будет ли установка работать круглый год или только летом?
  • Какие именно приборы и аппаратура в доме будут работать на солнечных батареях?
  • Что ещё придётся приобрести из дополнительного оборудования? Желательно составить полный список, так как кроме собственно солнечных панелей вам потребуется целый набор устройств, необходимых для нормального функционирования системы (аккумуляторов, инвертора, контроллера). От их качества также во многом будет зависеть эффективность её работы. Поэтому внимательно выбирать придётся и их.
  • Какие средствами вы располагаете? По окончании расчётов должно стать понятно, имеет ли смысл монтировать у себя дома полностью автономную солнечную электростанцию, или лучше использовать солнечные батареи для отдельных нужд частично и только в солнечные дни.

Ответив на эти вопросы, можно приступать к расчётам.

Как рассчитывается потребление электроэнергии в доме?

Главная цель расчётов – выяснить, какое количество солнечных панелей необходимо конкретно вашему дому. При этом, если мощность солнечной панели указана производителем, то потребности вашего домохозяйства и реальное количество электроэнергии, которое способна дать одна такая панель в сутки необходимо рассчитывать самостоятельно.

Если начать с домовладения, сразу возникает вопрос: как считать? Тут есть два варианта, зависящие от наличия у вас электрического счётчика:

  • Если у вас есть счётчик, и вы ежемесячно снимаете с него показания, то высчитать ежедневное потребление электроэнергии просто. Надо разделить месячный показатель на количество дней. Потребляемая энергия исчисляется в кВт•час. Например, в месяц вы расходуете 90кВт•ч. Эту цифру надо разделить на 30, и получится дневной расход – 3кВт•ч.
  • Второй вариант более сложный. Если вы по какой-либо причине не платите за электричество (например, в новый дом его ещё не подвели), то для подсчёта вам понадобится составить полный список всех имеющихся у вас электрических приборов, выяснить потребляемую каждым за день энергию и, сложив всё вместе, получить необходимый результат. То есть нужно взять мощность потребляющего электроэнергию прибора (она, как правило, указана производителем), и умножить на количество часов, в течение которых этот прибор будет работать. Например, стандартная лампа накаливания имеет мощность 100Вт., а работать она у вас будет предположительно 6 часов в сутки. Значит, для вычисления расхода электричества следует 100 умножить на 6. Получается 600Вт•ч. Таких ламп у вас три, и все работают в одинаковом режиме. Значит, дневной расход одной лампы надо умножить на 3. Получится 1800Вт•ч. Подобным образом рассчитывается расход электроэнергии всеми потребляющими единицами в доме.

Сколько энергии может дать в день одна солнечная панель?

Рассчитать, сколько может дать в сутки одна солнечная панель сложнее. Сразу следует подчеркнуть, что расчёт здесь будет достаточно приблизительный, так как источник (в данном случае – солнце) непостоянный. Здесь приходится учитывать несколько факторов:

  • заводская мощность панели;
  • уровень инсоляции в вашей местности в течение года;
  • планируемые потери в процессе работы батареи.

С максимальной заводской мощностью всё понятно – она указана в паспорте изделия. Но это совсем не значит, что на практике солнечная панель будет работать именно с такой мощностью. Реальный выход энергии зависит от уровня инсоляции — количества света, которое панель сможет получить в течение года (а в разных регионах оно очень разное), и всех предстоящих утечек электроэнергии (например, при зарядке/разрядке аккумуляторов, работе контроллера и т.д.). На эффективность батареи влияет также правильность установки панели, возможность менять её наклон, чистота фотоэлементов (панели надо регулярно чистить от снега, пыли и грязи).

Итак, мощность солнечной батареи летом и зимой – это две разные величины. Вычисляются они следующим образом:

  • Заводская мощность панели (они могут быть разные) умножается на средний месячный уровень инсоляции по нужному региону летом (берётся верхний показатель). Затем всё это умножается на поправочный коэффициент для лета, равный 0,5. Полученная цифра будет означать реальную мощность солнечной батареи летом.
  • Заводскую мощность панели умножить на средний месячный уровень инсоляции для данного региона в самый тёмный месяц зимы и затем умножить всё на поправочный коэффициент для зимы, равный 0,7. Полученная цифра будет означать реальную мощность батареи зимой.

Разница между зимней и летней мощностью солнечной батареи может быть в регионах с умеренным климатом раз в 5-6. Выяснив реальную мощность батареи, следует возвратиться к расходу электроэнергии. Для этого к рассчитанному ранее показателю по дому нужно добавить размеры потерь от работы самой солнечной установки (главным образом, аккумуляторов). Например, если такие потери составляют 25%, то расход по дому следует умножить на 1,25. Получится реальный расход электроэнергии при работе всех приборов в доме и самой солнечной батареи.

И в завершении остаётся выяснить, сколько панелей потребуется для обеспечения вашего дома электричеством. Их количество выйдет разным зимой и летом. Для этого надо разделить общее число расходуемой в доме энергии (включая перерасход аккумуляторов) на мощность батареи. При делении на зимнюю мощность, получится количество панелей, необходимых зимой. При делении на летнюю мощность — летом. Надо отметить, что разница тоже будет примерно в 5 раз. Теперь, зная стоимость и необходимое количество панелей, можно подсчитать, насколько выгодна их установка в вашем доме.

econrj.ru

Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее?

Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее?
Очень просто!

Как рассчитать солнечную электростанцию и выбрать оборудование для нее

Расчет небольших солнечных электростанций можно сделать достаточно просто вооружившись листом бумаги и ручкой. В этой статье мы расскажем основные принципы подбора оборудования для бытовых солнечных электростанций.

ВАЖНО:  комплектация солнечной системы никак не связана с площадью дома. Она зависит только от мощности подключаемого оборудования и количества потребляемой энергии.

Основными элементами солнечной электростанции являются:

·         Солнечные панели – они генерируют электроэнергию, и чем они мощнее и их больше, тем больше электроэнергии можно получить в течении дня.

·         Аккумуляторные батареи – в них происходит накопление элеткроэнергии, которую можно использовать в отсутствии солнца (ночью), когда выработки электричества на солнечных панелях нет.

·         Контроллер заряда аккумулятора – это устройство, которое позволяет обеспечить правильные режимы заряда аккумулятора. Выбор этого устройства, как правило, чисто технический момент за исключением выбора типа контроллера MPPT или ШИМ. Иногда контроллер заряда может быть встроен в инвертор.

·         Инвертор преобразователь напряжения – это устройство преобразует постоянный ток на аккумуляторах в переменный 220В, который используется во всех бытовых электроприборах. Мощность инвертора ограничивает максимальную мощность электропотребителей, которые могут быть подключены к системе.

Теперь подробно остановимся на каждом из этих элементов системы, для того, чтобы понять, какое именно оборудование и в каком количестве, нам потребуется.

 

Как выбрать инвертор – преобразователь напряжения

Подбор оборудования для системы начинается с выбора инвертора. Все инверторы делятся на 2 группы по форме выходного сигнала – чистый синус (форма сигнала в виде синусоиды) и модифицированный синус (форма сигнала в виде ступенек или трапеций). Если к системе будет подключаться любая индуктивная нагрузка: двигатели , компрессоры и т.д. то инвертор должен быть обязательно с чистым синусом на выходе. Т.е. если вы планируете подключать холодильник, насос, электроинструмент и т.д. то инвертор должен на выходе выдавать чистую синусоиду.

Если же подключаемая нагрузка это телевизоры, зарядные устройства, освещение и т.д. то модифицированный синус вполне подойдет.

Таким образом чистый синус имеет более широкую область применения, но и цена у него существенно дороже чем у инверторов с модифицированным синусом.

Итак, мы определили тип инвертора, который нам нужен, далее нужно определить его номинальную мощность. Для того, чтобы это сделать, нужно просуммировать мощность всех электроприборов которые могут быть включены одновременно. Мощность каждого прибора можно найти в инструкции или на самом устройстве. Например: холодильник (300Вт) + телевизор (70Вт) + насос (400Вт) + микроволновка (1000Вт) = 300Вт+70Вт+400Вт+1000Вт = 1770Вт. Соответственно в данном случае инвертор должен иметь номинальную мощность более 1770Вт. Кроме того важно понимать, что у некоторых приборов существуют пусковые токи, которые кратковременно появляются при запуске оборудования. Эти пусковые токи могут быть в 5-7 раз больше чем номинальные. Это важно учитывать при выборе инвертора. Благо у каждого инвертора есть запас прочности – пиковая нагрузка и зачастую эта характеристика в 2 раза больше номинальной мощности. Поэтому в данном примере инвертора номинальной мощностью 2000Вт хватит для обеспечения питанием указанных приборов, даже с учетом того, что у холодильника в момент пуска мощность может быть 300Вт*7=2100Вт.

Как рассчитать солнечные панели

Следующий вопрос  — как рассчитать сколько солнечных батарей нужно установить, чтобы их было достаточно для обеспечения нужным количеством электроэнергии.

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте выясним, сколько же электроэнергии мы потребляем. Это можно сделать умножив мощность электроприборов на время их работы, например: лампочка мощностью 50Вт работая в течении 3х часов, израсходует 50вт*3ч=150Вт*ч электроэнергии. Таким образом, можно посчитать полное электропотребление за сутки, но есть и более простой способ – посмотреть показания электросчетчика за месяц и разделить на количество дней в месяце. К примеру: счетчик за месяц (30 дней) накрутил 150кВт*ч электроэнергии. В среднем за сутки получается 5кВт*ч электроэнергии.  Это значит, что массив солнечных панелей должен за солнечный день успеть сгенерировать такое же количество электроэнергии.

Солнечные панели бывают различного размера и мощности, и в каждом конкретном случае бывает удобнее использовать панели определенного размера, но, как правило, для средних и больших систем используются панели 250-300Вт, поскольку они наиболее оптимальны с точки зрения монтажа. Мощность панели это как раз то количество электроэнергии, которая она вырабатывает при полной освещенности. Т.е. если на солнечную панель 250Вт в течении 3х часов под прямым углом будет светить солнце, то она выработает 250Вт*3ч=750Вт*ч электроэнергии. Конечно в течении дня может быть достаточно облачно и мало света, поэтому та же самая панель при облачной погоде может вырабатывать в 3-4 раза меньше электроэнергии чем в солнечную погоду.  Таким образом для грубой оценки такой подход в расчетах может подойти.  Например если нужна система, которая летом должна вырабатывать 5кВт*ч электроэнергии в день, при условии, что в среднем в течении 4х часов на панель будет светить солнце (4ч*250Вт=1000Вт), то нам понадобится не менее 5 таких панелей.

Для более точного расчета необходимо использовать так называемые таблицы солнечной инсоляции, в которых указаны средние значения солнечной освещенности на 1 кв.м. за сутки в разных регионах нашей страны. К примеру в Астрахани в июне на поверхность наклоненную на 35градусов к горизонту за месяц проникает 197.7 кВт*ч энергии. За сутки в среднем получится около 6.6кВт*ч энергии. Конечно, не вся эта энергия будет преобразована в электрическую. У каждого модуля есть КПД (коэффициент полезного действия, не путать с КПД ФЭПа), в среднем это 16.5-17%. Это значит что нужно 6.6 кВт*ч умножить на 17%, в результате чего получим 1.12кВт*ч в сутки с одного квадратного метра солнечных панелей. Зная нужное нам количество энергии в сутки, к примеру 5кВт*ч, мы можем определить нужную нам площадь солнечных панелей – 5кВт*ч/1.12кВт*ч=4.46м.кв. Солнечный модуль 250Вт имеет размеры 1650х990мм и площадь равную 1.64м.кв.. Таким образом 3х модулей по 250Вт будет достаточно для генерации 5кВт*ч электроэнергии в сутки на территории Астрахани в июне.

По такому принципу делаются профессиональные расчеты систем, поскольку нет более точных данных по работе солнечных панелей, чем статистические.

Сколько нужно аккумуляторов

Количество энергии которое может быть запасено в аккумуляторной батарее можно оценить по формуле «емкость умножить на номинальное напряжение». Например аккумулятор емкостью 100Ач и напряжением 12В, может запасти в себе 100Ач*12В=1200Вт*ч электроэнергии.

Зная, сколько энергии у нас расходуется в сутки, мы можем определить какая часть этой энергии расходуется из аккумуляторов в отсутствии солнца. Но поскольку срок службы аккумуляторов на прямую зависит от глубины его разряда, и не рекомендуется разряжать аккумуляторы ниже 50%, мы рекомендуем делать расчет аккумуляторов исходя из суточного потребления, например в сутки потребляется 5кВт*ч, это 5000Вт*ч. Разделив потребление на 12В, получим требуемую емкость банка аккумуляторов 5000Вт*ч/12В=416Ач. Т.е. 4 аккумулятора по 100Ач гарантированно не разрядятся полностью в течении дня, что позволит увеличить срок их службы, а также обеспечат необходимым количеством электроэнергии в отсутствии солнца – ночью.

Как выбрать контроллер заряда аккумулятора и что это такое можно прочитать по адресу: http://oporasolar.ru/articles/11066-kontrollery-zaryada . В этой статье мы не будем останавливаться на данном этапе.

Зима-Лето

Зимой солнца сильно меньше чем летом, поэтому если вы хотите полностью автономную систему, то все расчеты необходимо делать основываюсь на минимальных значениях солнечной инсоляции, которые, как правило наблюдаются в декабре-январе. Так вы гарантированно обеспечите себе автономное питание в течении года. К примеру в той же Астрахани, значение солнечной инсоляции в декабре в 4 раза меньше чем в июне, поэтому для автономной работы системы зимой, потребуется в 4 раза больше солнечных панелей.

Наличие внешней сети или генератора

Если у вас есть возможность подключиться к сети или генератору, то это позволит не покупать большое количество солнечных панелей, для обеспечения питанием в зимнее время. При длительном отсутствии солнца можно включить сеть или генератор для зарядки аккумуляторов не небольшой период времени до полной зарядки, и продолжать получать энергию от солнца.

На сегодняшний день есть большое количество инверторов со встроенным зарядным устройством аккумуляторов, вплоть до автоматического переключения на питание от сети в случае сильного разряда аккумуляторных батарей. Такие инверторы наиболее удобны в использовании и достаточно просты в подключении.

Таким образом, мы разобрались как можно сделать расчет солнечной электростанции, а если у вас остались вопросы вы можете позвонить нам и мы поможем вам разобраться!

OporaSolar, Сапожников Д.А.

oporasolar.ru

Как рассчитать мощность солнечной батареи для дома?

Рассчитать мощность солнечной батареи для дома – это первое, что необходимо сделать после принятия решения воспользоваться силой альтернативной энергии. Правильный расчет поможет получить максимальный эффект от используемой системы, избежать ненужных затрат и в целом нормализовать работу источника энергии.

Как произвести расчет?

В первую очередь необходимо совершить расчет энергии, которая требуется для комфортного функционирования дома. Если потребление энергии в месяц составляет 90 кВт в час, то эти же 90 кВт в час должна вырабатывать солнечная батарея в месяц.

При расчете мощности нужно брать во внимание три показателя:

  1. регион проживания;
  2. типичные погодные условия;
  3. угол наклона батареи по отношению к солнцу.

Солнечная батарея накапливает энергию только в светлое время суток и только при безоблачной погоде, когда прямые лучи падают на устройство. При пасмурной погоде или падении солнечных лучей под неправильным углом значительно снижается накопление энергии: чем острее угол падения, тем меньше мощности. Оптимальным углом наклона является 15 градусов.

При пасмурной погоде сила солнечной батареи падает в 15 раз, при легкой дымке или облаках – в 3-4 раза. Лучшее время для накопления энергии – это период с 9 до 16 часов. В этот временной промежуток собирается около 70 % всей накопленной за сутки энергии. Нужно еще принимать в расчет аккумуляторы и преобразователи: около 20–30 % энергии уходит на них.

Таким образом, получается, что при благоприятных условиях панель, мощность которой составляет 1 кВт, вырабатывает в месяц около 200 кВт в час (+/- 10 кВт). Если панели установлены неправильно, угол наклона нарушен, то они не смогут работать в полную силу.

Но, как правило, такой расчет не соответствует действительно, ведь даже в летний период нередко выпадает большое количество пасмурных, хмурых дней, когда небо затянуто облаками и солнца не видно. Обычно на 30 летних солнечных дней приходится 5–7 пасмурных.

Поэтому при подсчетах необходимо подробно изучить типичные для местности погодные условия, а также примерное количество солнечных дней в каждом месяце года.

Если солнечная батарея должна использоваться круглый год, то следует взять показатели января и июня – самого темного и самого солнечного месяца в году. Таким образом можно рассчитать средние показатели за год.

Формула расчета

Существует алгоритм, по которому можно рассчитать требуемую мощность солнечной панели (Есб). Для этого необходимо степень инсоляции (облучения поверхности солнечными лучами) (Еинс) помножить на номинальную мощность панели (Рсб) и на КПД электрического тока (η), затем полученное число разделить на максимальную инсоляцию одного квадратного метра земли данного региона (Ринс). Полученное число и будет искомой мощностью солнечной батареи: Eсб = Eинс · Pсб · η / Pинс

Анализ расчетов

Как правило, солнечные батареи используются для дач и загородных домов, где альтернативная энергия – это действенный способ сэкономить. Мощность батареи также зависит и от того, сколько энергии затрачивается за день, сколько электроприборов в жилом помещении и какова площадь дома.

Маломощные системы не всегда справляются с бесперебойным обеспечением энергии даже в летний период, не говоря уже о зимнем времени года. Летом мощности панели может быть достаточно 600–800 Вт, осенью и весной – 2-3 кВт, зимой – 5–8 кВт. Для использования батареи круглый год подойдет система, мощного которого составляет 9 кВт и больше.

aeteh.ru

Как рассчитать солнечные батареи и количество солнечных панелей для дома

Как рассчитать солнечные батареи для дома?

Как рассчитать сколько нужно приобрести оборудования для комфортного пользования солнечной энергией? Или как рассчитать мощность солнечных панелей и их количество? В этой статье постараемся рассмотреть такие непростые вопросы. Сразу хочется сказать, что для просчёта необходимой мощности батарей лучше всего обратиться к профессионалам своего дела, но если Вы хотите предварительно прикинуть и определиться для себя, то этот материал для Вас.

Прежде чем рассчитать солнечные батареи для дома

  • Что важно предварительно знать? На самом деле установка солнечных панелей — ответственное дело и предварительные расчёты позволят не только сэкономить деньги, но и создать энергоэффективную систему с учётом всех элементов.
  • Начать нужно с расхода электроэнергии в вашем доме. Чтобы понять как рассчитать количество солнечных панелей для дома, нужно начинать именно с этого. Например, у Вас есть необходимость создать автономное обеспечение электричеством для электрического котла и четырёх лампочек. Рассчитать расход очень просто: достаточно составить таблицу подобного плана:
Потребляющий элемент в сети  Мощность в Вт     Сколько приборов? Сколько в сутки предполагается времени работы Полученное значение за сутки(Вт·ч)
Электрический котёл      2000          1     4    4000
Лампа накаливания      100          4     3    1200
Сумма      2100      5200

Как пользоваться такой табличкой? Узнаём сколько потребляет конкретный прибор в Ваттах. Сколько приборов каждого типа предполагается? В примере один котёл и четыре лампы накаливания. Дальше: какое времени работы в сутки предполагается? например, котёл будет работать четыре часа, лампы — три. Умножаем столбики по горизонтали между собой. Например для котла это будет 2000х1х4=4000 Вт·ч(потребление конкретным прибором в сутки). Дальше суммируем все полученные показания, узнаём общее энергопотребление в сутки. В случае с примеров — это 5200 Вт·ч

Что считать дальше?

Необходимо определить сколько радиации в год выпадает конкретно в вашей местности, где Вы живёте и где расположен дом. Такие показатели можно либо запросить у метеорологической службы, либо найти таблицы по вашей местности в интернете. Кстати у Google есть отличный сервис, позволяющий определять уровень солнечной радиации, однако он доступен далеко не во всех странах. Поэтому всё же самый простой вариант — найти таблицы во всемирной паутине. Вот некоторые из них, солнечная радиации указана в “кВт·ч/м²/день”:

Средний месячный уровень солнечной радиации в РоссииСредний месячный уровень солнечной радиации в УкраинеСредний месячный уровень солнечной радиации в Беларуси

  • Идём дальше: как рассчитать мощность солнечной батареи? К примеру посмотрим в таблице показания по Киеву. Здесь самые эффективные месяца в плане инсоляции — это май и июль, с показателем 5,25. Ещё один важный момент — это учёт потерь зарядки аккумулятора. Этот показатель можно посмотреть в документации к оборудованию или узнать у специалистов, но зачастую этот показатель около 20%. То есть нам нужно сделать в расчётах “нахлёст” на перерасход зарядки и разрядки аккумулятора. Таким образом, этот показатель будет 1,2 — где 1(или 100%) — это наших посчитаных 5200 Вт·ч в сутки потребления, а 0,2(20%) — это перерасход на аккумулятора. Итак пример:

W=5200×1,2=6240 Вт·ч или 6,24 кВтч

  • Теперь дальше. Следующая формула основана на поправочных коэффициентах, для лета — это 0,5, а для зимы — 0,7. Эти коэффициенты помогут вычислить выработку одной панели в сутки. В зависимости от времени года и уровня инсоляции. Итак, к примеру, мы устанавливаем панели с мощностью в 130 Вт:

W= 0,5× 130×5,25=341,25 Втч
W=0,7× 130×0,86=78,26 Втч

Где соответственно первая формула отображает выработку в летний, самый эффективный месяц в году(данные взяты из таблицы). Вторая формула — для самого не эффективного зимнего месяца.

  • Теперь необходимо разделить 6240 Вт·ч, полученные в первом примере, разделить на полученные результаты во второй и третьей формуле:

N=6240/341,25=18,3
N=6240/78,26=79,73

  • Итак полученные результаты — это наше количество необходимых панелей для выработки заданного показателя энергии. Соответственно для летнего периода понадобится 18 панелей, а для зимнего периода 80. Вот настолько могут быть разные показатели для разных периодов года. Конечно, такие расчёты не совсем точны и по факту есть ещё очень много факторов, которые влияют на выработку энергии. О них Вы можете почитать в статье про установку солнечных батарей.

На эффективность могут существенно повлиять угол наклона панелей, наличие приводов, которые разворачивают панели к солнцу или их отсутствие. Напоследок хочется сказать, что вряд ли батареи будут способны снабдить Ваш дом необходимой энергией, только если у Вас не предусмотрены большие площади под солнечные батареи. Но всё же главный плюс батарей состоит в том, что Вы всегда можете нарастить мощность, добавляя новые панели. Или же заменив одни солнечные элементы на другие, более мощные.

www.solnpanels.com

Расчет выработки и потребления энергии от солнца — Фабрика тока

Статистика
Ключевой показатель Ед.изм. Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек Год
Выработка за период (угол = широта) кВт·ч
Выработка за день (угол = широта) кВт·ч
Эффективность панели (по сравнению с панелью вне атмосферы) %
Моделирование
Выработка за период (выбранный угол) кВт·ч
Выработка за день (выбранный угол) кВт·ч
Экономический эффект (на основе данных моделирования)
Экономия за счет замещения сетевого электричества, за период руб
Нереализованная экономия сетевого электричества из-за малой емкости АКБ, за период кВт·ч
руб
Экономия за счет замещения дизельного топлива и затрат на ТО, за период л
руб
Нереализованная экономия дизельного топлива и ТО из-за малой емкости АКБ, за период л
руб

www.fabrikatoka.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о