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:
- Геометрия;
- Тип фотоэлементов;
- 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.
Сейчас не проблема приобрести систему отслеживания Солнца. Будут оправданы расходы на такое дополнительное оборудование для солнечного коллектора или нет – решение сугубо индивидуальное.
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.
Пример расчета производительности солнечных батарей
Существует довольно простая методика позволяющая рассчитать количество электроэнергии, выдаваемое солнечной батареей. Результат этого расчета позволит получить среднее значение количества энергии вырабатываемой солнечной электростанцией за год.
Формула расчёта энергии генерируемой солнечными батареями
- Чтобы произвести расчет солнечных батарей воспользуемся следующей формулой:
- где:
- I — интенсивность солнечного излучения, попадающее на поверхность Земли в горизонтальной плоскости. Значение можно выбрать, воспользовавшись картой интенсивности солнечной радиации:
- Ко — поправочный коэффициент пересчета суммарного потока солнечной энергии с горизонтальной плоскости на наклонную поверхность солнечных батарей. Данные можно взять и следующей таблицы:
- Vмодуля – номинальная мощность солнечной батареи. Указывается в паспортных данных;
- Кпот – коэффициент, учитывающий потери солнечной батареи при преобразовании и передаче электроэнергии;
- Uиспыт — интенсивность солнечной радиации, при которой фотоэлектрические панели тестируются (условия STC), то есть 1000 Вт/м2.
Потери энергии в солнечной электростанции
Общие потери энергии при преобразовании солнечного излучения в фотоэлектрической системе включают в себя :
- потери в проводах – 1%
- потери в инверторе – 3-7%
- потери связанные с ростом температуры фотоэлементов — 4-8%
- потери в процессе работы солнечной батареи в период низкого уровня солнечного излучения — 1-3%
- потери связанные с затенением и загрязнением солнечных батарей – 1-3% (в случае неоптимального ориентирования эти потери могут быть значительно выше)
- потери шунтирующих диодов – 0,5%
При оптимальной компоновке оборудования эффективность солнечной системы в 85% считается очень хорошей. На практике возможны случаи, когда общие потери могут достигать значения 25-30 % из-за плохого качества оборудования или неправильного подбора компонентов системы и других факторов.
Пример расчёта производительности солнечных батарей
Для примера произведем расчет солнечной фотоэлектрической станции со следующими параметрами:
- Общая номинальная мощность солнечных батарей – 10 кВт;
- Регион – Киев;
- Угол ската кровли 45º и отклонение от южного направления 25º;
- Общие потери принимаем равные 17%.
Воспользовавшись данными из карты солнечной интенсивности выбираем значение 100 кВт·ч/(м²·год) соответствующее 4-й зоне. Поправочный коэффициент пересчета суммарного потока солнечной энергии будет равен 1,10.
- Подставив значение, получаем:
- I = 1000×1,1×10×0,83/1 = 9130 кВт·ч/год
- Данный расчет солнечных батарей дает возможность приблизительно оценить среднее количество энергии способное выработать фотоэлектрическая станция за год.
Расчет мощности солнечных батарей
Необходимая вырабатываемая мощность определяется мощностью, требуемой потребителям электроэнергии, которые планируется использовать. При расчете стоит учитывать потери на преобразование постоянного напряжения в переменное, заряд-разряд аккумуляторов и потери в проводниках.
Солнечное излучение величина не постоянная и зависит от многих факторов – от времени года, времени суток, погодных условий и географического положения.
Эти факторы также должны учитываться при расчете количества необходимой мощности солнечных панелей.
Если планируется использование системы круглогодично, то расчет должен производиться с учетом самых неблагоприятных месяцев с точки зрения солнечного излучения.
При расчете для каждого конкретного региона необходимо проанализировать статистические данные о солнечной активности за несколько лет.
На основании этих данных, определить усредненную действительную мощность солнечного потока на квадратный метр земной поверхности. Эти данные можно получить у местных или международных метеослужб.
Статистические данные позволят с минимальной погрешностью спрогнозировать количество солнечной энергии для вашей системы, которая будет преобразована солнечными панелями в электроэнергию.
Для примера рассмотрим усредненную дневную инсоляцию по месяцам с одного из серверов метеослужб для г. Москвы. Данные указаны с учетом атмосферных явлений и являются усредненными за несколько лет.
Единица измерения инсоляции в таблице кВт*ч/м2/сутки.
Угол наклона плоскости, градусы по отношению к земле (0°- инсоляция на горизонтальную плоскость, 90 – инсоляция на вертикальную плоскость и т. п.), при этом плоскость ориентирована на Юг.
| 0.75 | 1.56 | 2.81 | 3.87 | 5.13 | 5.27 | 5.14 | 4.30 | 2.63 | 1.49 | 0.81 | 0.50 | 2.86 | |
| 40° | 1.51 | 2.55 | 3.78 | 4.34 | 5.12 | 4.97 | 5.00 | 4.57 | 3.22 | 2.20 | 1.46 | 1.08 | 3.32 |
| 55° | 1.66 | 2.70 | 3.82 | 4.16 | 4.70 | 4.51 | 4.53 | 4.31 | 3.17 | 2.27 | 1.58 | 1.20 | 3.22 |
| 70° | 1.72 | 2.71 | 3.67 | 3.79 | 4.18 | 3.95 | 4.00 | 3.85 | 2.97 | 2.24 | 1.62 | 1.26 | 3.00 |
| 90° | 1.65 | 2.50 | 3.19 | 3.07 | 3.21 | 2.99 | 3.05 | 3.08 | 2.51 | 2.02 | 1.53 | 1.22 | 2.50 |
| Оптимальный угол | 72.0 | 63.0 | 50.0 | 34.0 | 20.0 | 11.0 | 16.0 | 27.0 | 43.0 | 58.0 | 69.0 | 74.0 | 44.6 |
Как видно, самым неблагоприятным месяцем для данного региона является декабрь, дневная усредненная инсоляция на горизонтальную поверхность земли составляет 0,5 кВтч/м2/сутки, на вертикальную – 1,22 кВт*ч/м2/сутки.
При угле наклона плоскости относительно земли 70 градусов инсоляция будет составлять 1,26 кВтч/м2/день, оптимальным углом для декабря является 74 градуса.
Самым благоприятным месяцем является июнь и инсоляция на горизонтальную поверхность составит 5,27 кВтч/м2/сутки, оптимальный угол наклона для июня 11 градусов.
Угол наклона солнечной панели, при круглогодичном использовании в системе, которая потребляет в среднем одну и ту же мощность независимо от времени года, должен совпадать с оптимальным углом наклона самого неблагоприятного месяца по количеству солнечной радиации.
Оптимальным углом наклона для декабря в г. Москва является 74 градус, таким образом и стоит устанавливать солнечную панель, так как в другие месяцы инсоляция заметно больше, и как следствие выработки электроэнергии будет более чем достаточно.
Более того, в зимнее время при углах наклона 70-90 градусов, на солнечной панели не будут скапливаться осадки в виде снега.
Если задачей является получение максимальной мощности от солнечных панелей, в течение всего года, то требуется постоянно ориентировать солнечную панель максимально перпендикулярно солнцу.
Формула расчета мощности солнечных панелей
- Pсп=Eп*k* Pинс / Eинс, где:
- Pсп — мощность солнечных панелей, Вт;
- Еп — потребляемая энергия, Втч в сутки;
- Eинс — среднемесячная инсоляция (из таблицы) кВтч/м2/день;
- Pинс – мощность инсоляции на земной поверхности на одном квадратном метре (1000Вт/м2);
- k – коэффициент потерь на заряд – разряд аккумуляторов, преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно принимают равным 1,2-1,4.
Формула расчета вырабатываемой энергии солнечными батареями
- Eв=Eинс*Pсп/Pинс*k, где:
- Pсп — мощность солнечных панелей, Вт;
- Ев — вырабатываемая энергия солнечными панелями, Втч в сутки;
- Eинс — среднемесячная инсоляция (из таблицы) кВтч/м2/день;
- Pинс – мощность инсоляции на земной поверхности на одном квадратном метре (1000Вт/м2);
- k – коэффициент потерь на заряд – разряд аккумуляторов, преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно принимают равным 1,2.
- КПД солнечной батареи — что это?
- Разновидность солнечных батарей
- Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей
 |
 |
| Солнечные батареи | Готовые системы |
Сколько нужно солнечных батарей для дома, Как расчитать солнечные батареи для частного дома
На данный вопрос нету однозначного ответа. Все зависит от количества энергии потребляемой в вашем доме: холодильник, чайник, микроволновка, телевизоры, стиральная машина, компьютеры, кондиционер, посудомоечная машина и прочее.
На основе полученных данных по потреблению энергии, наклона и площади крыши, выбора мощности солнечных панелей, рассчитывается необходимое кол-во солнечных батарей для СЭС. Сколько солнечных батарей нужно для дома или квартиры — точно сможет ответить специалист, только после выезда на объект.
Как рассчитать сколько нужно солнечных батарей
Чтобы рассчитать требуемое количество световых батарей для дома, нужно отталкиваться от нескольких факторов:
- Размера кровли;
- Количества потребляемой электроэнергии в месяц;
- Суммы которую готовы инвестировать в проект;
- Мощности которая прописана в договоре на пользование электрической энергии (мощность станции не должна быть больше чем в договоре на Зеленый тариф).
Если нужна станция исключительно для замещения собственного потребления, необходимо отталкиваться от среднемесячного потребления энергии домом. Перед покупкой обязательно должен быть проделан расчет мощности, особенно, если стоит задача максимально быстро окупить солнечную станцию, нужно устанавливать максимально возможную мощность станции.
Как самостоятельно рассчитать солнечные батареи и их выработку
Воспользуемся простой формулой, с помощью которой можно приблизительно рассчитать сколько надо солнечных панелей для дома. Для этого вам нужно:
- Знать площадь крыши, для примера возьмем 50 м²;
- Площадь одной солнечной батареи, берем 1,63 м²;
- И мощность солнечной панели — возьмем среднюю по рынку на 275 Вт.
Теперь как рассчитать солнечные батареи для дома с помощью формулы:
- Площадь крыши делим на площадь одной панели: 50/1,63 = 30,67, округляем в меньшую сторону, получаем 30 солнечных батарей.
- Далее умножаем полученное кол-во панелей на мощность одной панели: 30*275 = 8250 Вт, сново округляем в меньшую сторону и выходит 8000 Вт или 8 кВт в час.
Получаем солнечную электростанцию мощностью на 8 кВт с максимальным количеством солнечных батарей в 30 штук, которые покроют крышу площадью 50 м².
Еще раз напоминаем, что вышеприведенные цифры, всего лишь пример расчета приблизительного количества солнечных батарей для частного дома. В формуле не были учтены: тип и угол наклона крыши, потеря КПД в инверторе и аккумуляторе, сезонность и т.п.
Какие электроприборы учитываются при расчете показателей СЭС для частного дома
Детальное внимание к мощности потребителей, стоит уделять в случае проектирования автономных систем и систем резервного питания. В таких системах генерирующее оборудование должно справляться с нагрузкой от потребителей, даже иметь некий запас мощности на время пусковых процессов.
Недостаточная мощность оборудования в таких системах может привести к аварийному отключению питания во время перегрузки, и, даже, к выходу его из строя.
Стоит учитывать все мощное оборудование в доме: электрические котлы, электрические теплые полы, глубинные и циркуляционные насосы, компрессоры холодильников и др.
В случае сетевой солнечной электростанции важнее учитывать потребление электроприборов, поскольку вся потребленная мощность отнимаеться от объема электроэнергии произведенной солнечной электростанции, а недостаток от мощности сетевых инверторов покрывается потреблением из сети.
Как улучшить показатели выработки электроэнергии
Согласно калифорнийскому исследованию регулярная очистка батарей для солнечных электростанций позволяет вырабатывать больше на 12 % электроэнергии. Для выработки максимального количества солнечных элементов СЭС устанавливаются под определенным углом с учетом строения вашей крыши. Оптимальный угол наклона — 45°.
Будем рады, если данный материал дал возможность узнать, как рассчитать солнечные батареи самостоятельно. Но мы бы рекомендовали обращаться к специалистами для проведения подобных расчетов.
Расчет мощности солнечных батарей для дома
Если вы решили сэкономить на расходах электроэнергии и установить собственную солнечную электростанцию в доме или на даче, тогда необходимо начать с расчетов показателей как потребления энергии, так и мощности солнечных панелей.
Это самый важный и трудоемкий процесс, который станет залогом правильной работы солнечной системы и выработки нужного количества тока для обеспечения всех потребностей.
Кроме того, рассчитанные показатели смогут послужить основой для увеличения эффективности или экономии энергии.
Показатель мощности солнечной батареи
Если посмотреть описание разных моделей солнечных батарей, то можно обратить внимание, что показателем измерения выступает номинальная мощность (Вт). Этот показатель и будет служить главным критерием для оценки мощности солнечной батареи.
Номинальная мощность указывается из расчета, что на 1 кв. метр панели будет поступать 1 кВт солнечной энергии.
То есть вы сможете рассчитывать на такой показатель мощности батареи, если в месте, где расположена солнечная система, температура не менее 25 градусов, ориентация модулей на юг с учетом угла наклона и отсутствует затемнение.
Зачем нужен расчет мощности солнечных батарей
Сегодня на рынке представлено огромное количество солнечных батарей, они отличаются не только производителем и ценой, но и своими техническими характеристиками. Мощность – это главный показатель, от которого необходимо отталкиваться, если вы хотите получить выгоду от установки солнечной системы.
Важно понимать, что неправильно произведенный расчет или и вовсе отсутствие каких-либо анализов по планируемой мощности могут привести к неудовлетворению ваших электрических потребностей в доме, тогда придется использовать дополнительное питание от сети либо ограничивать себя в электроприборах.
В итоге сложная задумка с солнечными батареями теряет весь смысл.
Порядок расчета
Чтобы рассчитать необходимую мощность батареи, которая покроет ваши затраты электроэнергии, нужно провести ряд действий, основанных на точных расчетах.
Определение потребляемой энергии
Начинать надо в первую очередь с расчета необходимой энергии для обеспечения вашего дома. Сделать это можно двумя способами: первый – посмотреть на счетчике, сколько электроэнергии вы расходуете за месяц или в сутки, а второй – сделать более детальный расчет.
Чтобы произвести второй вариант расчета, нужно взять бумагу с ручкой и составить список всех электроприборов, которые имеются у вас в доме.
Количество потребляемой энергии каждым устройством нужно умножить на количество часов работы, а после все полученные показатели сложить и получить общий расход, который должны покрывать солнечные батареи.
Ниже приведены приблизительные значения самых часто используемых электроприборов в любом доме.
| Электроприбор | Ватт | Сколько часов работы в сутки | Вт/час |
| Холодильник | 250 | 24 | 6000 |
| Компьютер | 100 | 4 | 400 |
| Стиральная машина | 500 | 1 | 500 |
| Электрочайник | 1000 | 0.3 | 300 |
| Телевизор | 150 | 6 | 900 |
| Радиоприемник | 4 | 2 | 8 |
| Экономлампа 1 | 20 | 6 | 120 |
| Экономлампа 2 | 15 | 4 | 60 |
| Экономлампа 3 | 10 | 2 | 20 |
Если вы не знаете потребление электроэнергии того или иного прибора, то для точности расчетов лучше посмотреть это значение в технической документации или на сайте производителя.
Просуммировав последнюю колонку в таблице, вы сможете посчитать суточный расход электроэнергии. Однако здесь не все так просто. Это не будет конечная цифра для выбора мощности солнечной батареи и их количества. Дополнительно нужно будет прибавить около 30% потребляемой энергии на обслуживание обязательных устройств для работы солнечной системы – аккумулятора и инвертора.
Кроме того, солнечными батареями генерируется постоянный ток, который впоследствии при помощи инвертора перерабатывается на переменный с повышением напряжения для обслуживания дома (220В), где еще теряется около 20%. И еще нужно прибавить около 10%, которые пойдут на пусковую мощность электроприборов.
Так как при запуске техника первые несколько минут потребляет в 3, а то и в 5 раз больше заявленной энергии.
Уровень инсоляции
Суть солнечных батарей заключается в выработке энергии за счет воздействия лучей солнца на фотоэлементы со специальным составом. Чем больше солнечная радиация, тем выше производительность панелей.
Максимальная эффективность зафиксирована при попадании лучей на поверхность пластин под углом 90 градусов, то есть перпендикулярно. Соответственно ночью энергия не вырабатывается, а используется та, которая накопилась в аккумуляторе за дневное время.
Поэтому очень важно правильно установить солнечную панель и рассчитать ее работоспособность в зависимости от климата того или иного региона.
Во время пасмурной погоды, а также захода солнца, уровень выработки энергии солнечной системы падает на 20-30%.
Уровень солнечной инсоляции – это еще один немаловажный показатель, который необходимо учитывать при определении мощности солнечной батареи. В каждом регионе он разный и дает четкое понятие, сколько количества солнечного тепла приходится на единицу площади панели.
Если вы проживаете в регионе с небольшим уровнем инсоляции, тогда вам нужно будет приобретать либо более мощное устройство, либо в большем количестве для полного обеспечения дома электроэнергией. Рассчитывать самостоятельно показатель инсоляции не нужно. Его значение представлено в специальных справочниках, которые можно найти без проблем в интернете.
Подобная информация также представлена на метеорологических сайтах. Указанная информация может быть представлена как за год, так и отдельно по месяцам (для крупных городов).
Выбор мощности панелей
В зависимости от рассчитанного количества потребляемой энергии количество солнечных батарей может быть разным.
Также следует учитывать, какие задачи возложены на батарею – полная продуктивность или использование ее в качестве дополнительного источника питания, если в вашем доме часто бывают перебои.
Если вы хотите покрыть все электрорасходы в доме, тогда придется хорошо потратиться и приобретать устройства с высокой мощностью и продуктивностью.
Мощность панели напрямую будет зависеть от количества потребляемой энергии как электроприборами в доме, так и техническими устройствами, которые являются обязательными для работы солнечной станции. Здесь нельзя не учесть и количество солнечных дней в месяце, уровень инсоляции, частоту смены угла наклона.
Максимальная производительность панели наблюдается не более 7 часов в сутки и то при условии, что небо чистое, а ночью и вовсе не будет никакой выработки, соответственно, при соотнесении расходуемой энергии с мощностью батареи нельзя приравнивать эти два показателя. Мощность должна быть на 30-40% больше.
Для примера можно взять батарею с указанной мощностью в 1кВт.
Это значение нужно умножить на количество часов работы панели с максимальной производительностью, приплюсовать дополнительные расходы на снабжение инвертора и аккумулятора, а также то время в сутках, когда солнечный свет отсутствует.
В результате вы сможете получить выработку одной батареи. Если показатель слишком маленький, тогда нужно присмотреться к батареям с более высокой мощностью, однако и цена их будет выше.
Расчет мощности солнечных батарей
Расчет количества панелей
Итак, мы определились, что мощность панелей измеряется в Вт. Чтобы произвести расчет, нам понадобятся все ранее полученные значения, а именно:
- Количество потребляемой электроэнергии.
- Уровень инсоляции в вашем регионе.
- Мощность одной батареи.
- Формула для расчета выглядит следующим образом:
- W = k*Pw*E/1000, где
- к – фиксированное значение/коэффициент 0,5 в летний период и 0,7 в зимний.
- Рw – мощность.
- Е – значение инсоляции за выбранный период.
Итак, представим, что вы просчитали суточное потребление энергии, которое равно 5600 Вт. Скорректируем это значение на 30% с учетом потребностей инвертора, аккумулятора и преобразования энергии.
В результате получается 5600*1,3=7280Вт, можно округлить до 7300 Вт. Теперь посмотрим показатель солнечной радиации для конкретного города, например, он равняется 0,79 для зимы и 4,5 для лета.
Стандартная мощность составляет 260Вт.
W зимой = 0,7*260*0,79=143Втч.
W летом = 0,5*260*4,5=585Втч.
Теперь делим общую потребность в электроэнергии на выработку солнечной батареи. Зимой, чтобы обеспечить весь дом электричеством, понадобится примерно 51 панель, а летом 13 штук мощностью в 260Вт и напряжением 24В. Так как полученное значение достаточно велико и для размещения 50 панелей понадобится большая площадь, целесообразнее купить панели с более высоким напряжением и мощностью.
Как увеличить эффективность работы солнечных батарей
Первый шаг, который пытается сделать любой владелец солнечных батарей с целью увеличить эффективность выработки электроэнергии – это заменить обычные электроприборы на экономные. Но, перед тем как это сделать, ознакомьтесь с основными рекомендациями специалистов, которые помогут повысить КПД батареи.
- Следите, чтобы не происходило затемнения солнечного оборудования.
- Придерживайтесь правил монтажа, от которых зависит производительность солнечных батарей.
- Очищайте панели от грязи, пыли и наледи.
- Старайтесь регулярно менять угол наклона панелей, чтобы солнечные лучи попадали перпендикулярно, в зависимости от месяца и времени года.
- Используйте электроприборы классов А, А++, А+++.
- Выбирайте правильные крепления для солнечных батарей.
Выполнять все предложенные рекомендации необходимо в комплексе. Если, к примеру, вы будете регулярно менять угол наклона панелей, но при этом забываете их очищать от грязи, то результат от ваших действий не появится.
Солнечные батареи прослужат вам долго и бесперебойно при соблюдении правил эксплуатации, которые рекомендованы производителем.
Если у вас возникли сложности при расчете, то вы всегда можете обратиться за помощью к специалисту по данным вопросам.
Расчет солнечных батарей для дома: мощность и стоимость панелей
Число солнечных электростанций в домохозяйствах Украины в 2015 году составляло всего 40 единиц. К 2019 году их количество превысило 10 000, но для страны с 40-миллионным населением это по-прежнему немного.
Причина – в стоимости СЭС, достигающей 100 тысяч гривен за станцию мощностью 3 кВт, и превышающей 500 тысяч гривен за гелиосистему в 30 кВт. И все же способ сэкономить средства на установке существует.
И состоит он в проведении точного расчета количества и мощности солнечных батарей для частного дома.
Расчет солнечных батарей: обязательные факторы и нюансы подсчета
Первый фактор – величина солнечной инсоляции в месте установки СЭС. Физически она равна энергии электромагнитного излучения, которое получает квадратный метр поверхности за один час при идеальных условиях – безоблачной погоде и падении лучей под углом в 90°. Численно инсоляция выражается в кВт*ч/м2.
Для большинства регионов Украины, с поправкой на погодные условия и смену времени суток, количество энергии равно:
- среднегодовое по стране: 3,1 кВт*ч/м2;
- минимальное – в Черниговской области: 2,99 кВт*ч/м2;
- максимальные – в Крыму: 3,58 кВт*ч/м2.
Летом инсоляция может возрастать до 5,5 кВт*ч/м2, зимой опускаться до 1,1 кВт*ч/м2. Калькуляция расчета мощности солнечных батарей эти поправки обязана учитывать.
Существуют способы увеличения средней мощности – например, монтаж панелей с использованием трекеров. Но стоимость поворотных устройств такова, что для гелиостанций малой производительности их включение в систему нецелесообразно.
Источники данных по инсоляции
Солнечная активность – величина переменная, и ее регулярным отслеживанием занимается специальный отдел NASA. Данные передаются со спутников, систематизируются и сохраняются в виде таблиц уже более 25 лет.
Доступ к сведениям свободный – и сайты, предоставляющие услуги калькуляции мощности СЭС, берут показатели инсоляции именно оттуда. Если региональной точности недостаточно, можно получить сведения по любому городу.
Для людей, знакомых с английским, после регистрации на сайте Nasa. Например, для Киева они равны 50.270 и 30.300. Далее для любого месяца выписываются значения:
- из колонки OPT – показатель инсоляции;
- из колонки OPT ANG – оптимальный угол наклона панелей.
Полученные значения останется внести в формулу расчета общей мощности солнечных панелей.Пример расчетов солнечных батарей
В качестве примера рассмотрим установку солнечной электростанции в пригороде Киева. Предположим, что владелец остановился на мощности СЭС в 5 кВт и решил посчитать возможности ее генерации при идеальном угле монтажа панелей.
Таблицы NASA дают для столицы Украины следующие помесячные данные:
| Янв. | Фев. | Март | Апр. | Май | Июнь | Июль | Авг. | Сен. | Окт. | Ноя. | Дек. | ГОД |
| 1,07 | 1,87 | 2,95 | 3,96 | 5,25 | 5,22 | 5,25 | 4,67 | 3,12 | 1,94 | 1,02 | 0,86 | 3,10 |
Тогда в июне выработка будет равна: 5 кВт * 5,22 кВт*ч/м2 * 30 дней = 783 кВт*ч;
Но в январе картина получится другой: 5 кВт * 1,07 кВт*ч/м2 * 30 дней = 160,5 кВт*ч;
Неудивительно, что киевляне предпочитают переходить на генерацию от солнечных батарей преимущественно в период с апреля по сентябрь. Но сколько способна дать в год такая станция?
Расчет показывает, что генерация даст 5 кВт * 3,10 кВт*ч/м2 * 365 дней = 5567,5 кВт*ч ≈ 5,6 МВт.
Производя расчет мощности солнечных батарей для дома не забывайте о расценках возврата средств по «зеленому тарифу» и ежегодно растущих на 10-15% ценах на электроэнергию из традиционных источников.
Монтаж СЭС и возможности сэкономить
Еще один вариант экономии при установке солнечных батарей – выбор уровня расходов на монтаж. Специалисты различают три его разновидности.
| Монтаж «под ключ» | Шеф-монтаж | Своими руками |
| Профессиональное выполнение | Непрофессиональное выполнение | Любительское выполнение |
| Безопасность процесса | Отсутствие безопасности монтажа | Высокая вероятность электроопасности |
| Наличие гарантии | Гарантия 1 год | Отсутствие гарантии |
| Высокая скорость | Низкая скорость | Очень низкая скорость |
| + 10-15% к стоимости оборудования | + 5-6% к стоимости оборудования | Бесплатно |
1. Монтаж под ключ – дорогостоящая услуга, полностью выполняемая профессионалами. Не требует от заказчика никаких специальных познаний.
Его задача – допустить бригаду исполнителей на объект.
Все остальное, включая расчет солнечных батарей для отопления, освещения, питания электроприборов и прочих точек потребления, а также пусконаладочные работы проведут профильные специалисты.
Преимущества данного вида монтажа – в его надежности и безопасности. Ведь даже человек, обладающий знаниями и навыками в строительных и электромеханических работах, может упустить из виду множество нюансов.
2. Шеф-монтаж (пусконаладочные работы) – профессионалы выполняют только проверку правильности сборки системы, которую осуществил сам заказчик. После проверки производится ее тестовый запуск и наладка.
Это компромиссный вариант, при котором владелец СЭС обладает достаточными электротехническими знаниями и навыками, чтобы:
• произвести для дома расчет необходимой мощности и числа солнечных панелей;
• осуществить все работы по монтажу батарей;
• подключить вспомогательное оборудование.
Прибывшие на объект специалисты берут на себя только проверку надежности сборки и программирование автоматики. Это не только гарантирует стабильность схемы, но и позволяет предоставить заказчику гарантию.
Как рассчитать солнечные панели • SOLARPANEL.TODAY
Солнечные батареи – это отличная альтернатива традиционным источникам энергии, они экологичны и экономичны. Но чтобы гелиоустановки давали требуемый результат, работали бесперебойно, безаварийно и продуктивно, очень важно правильно рассчитать солнечные батареи для дома или квартиры. Для этого учитывают множество показателей, который влияют на производительность солнечных панелей.
Обычно расчет солнечной батареи или электростанции – вопрос индивидуальный. Многое зависит от потребностей, места расположения, климатических условий.
Специалисты для расчета солнечных батарей для дома используют специальные алгоритмы и программы-калькуляторы, берут в расчет метеорологические условия (солнечную инсоляцию, температуру, скорость ветра и т.д.).
Единого подхода к расчету различных солнечных панелей не существует, но зато есть общие принципы, как это сделать с учетом тех или иных параметров. Ниже мы рассмотрим основные из них и попробуем разобраться, как же все-таки правильно рассчитать солнечные батареи.
Что учитывать при расчете солнечных батарей
Прежде чем рассчитать солнечные панели для дома или квартиры, нужно определиться с задачей. А именно, будут ли использоваться солнечные панели только для резервного питания, как дополнительный источник энергии или полностью должны обеспечить потребности объекта в электрической энергии.
Затем надо определить суммарную мощность приборов, которые нуждаются в стабильной и бесперебойной поставке электроэнергии, генерируемой солнечными батареями.
Важно запомнить, что существует прямо пропорциональная зависимость потребляемой приборами мощности «на выходе» и продолжительности их работы с увеличением емкости массива АКБ, мощности инверторов и, в конечном итоге, стоимости всей гелиоустановки.
Кроме того, расчет солнечных батарей будет зависеть от того, планируется ли бесперебойно обеспечивать солнечной энергией полностью все приборы и оборудование в доме/квартире либо планируется обеспечение только определенных приборов, например, котлов, насосов, автоматики системы отопления, освещения в местах общего и наиболее частого использования. В первом случае потребитель может не ограничивать себя в комфорте, ведь система будет работать бесперебойно по полной программе. Но и стоить такое удовольствие будет значительно дороже. Во втором случае после определения приоритетности приборов можно добавлять солнечные батареи, исходя из возможностей, уже потраченных средств и полученной целесообразности. Еще важно определиться с типом батарей, площадью, которую они будут занимать, их мощностью. Зная все эти данные, можно приступать к расчетам.
- Вычисляем необходимую потребителю мощность приборов.
Для начала необходимо рассчитать точное количество приборов, которые нужно обеспечить электроэнергией с учетом энергопотребления каждого из них.
Сюда могут входить бытовая техника (холодильник, телевизор, стиральная машина, микроволновка, утюг, электрочайник и другая мелкая бытовая техника), компьютерная техника, системы освещения, бойлеры, котлы, насосы, газонокосилки, снегоуборочная техника и т.п.
Для этого либо анализируем и усредняем среднесуточные показатели электросчетчика, либо просто складываем все мощности приборов, которые будут работать при помощи солнечных батарей. Это можно сделать согласно инструкции на приборах или найти информацию по усредненным значениям техники в специальной литературе или интернете.
Если вы решили установить солнечные батареи, при подсчете мощности всех приборов обязательно нужно учесть потери, которые составляют примерно 20%. К примеру, если потребляемая суточная мощность приборов составляет 5 кВт/ч, то общее среднесуточное потребление с учетом потерь составит: 5 х 1,2 = 6 (кВт/ч). Такой запас энергии понадобится нам в сутки для бесперебойной работы всех приборов.
- Рассчитываем необходимую емкость аккумулятора солнечных панелей.
Это можно изобразить такой упрощенной формулой с условными обозначениями: Е = М/Н, где Е – емкость АКБ солнечных панелей, М – потребляемая приборами мощность, Н – напряжение сети. В нашем примере при напряжении 12В получим:
Е = 6кВт/12В = 500 (А/ч).
- Выясняем коэффициент инсоляции или месячный уровень радиации, который зависит от региона/города проживания. Это открытая информация, которую несложно найти в интернете и справочниках. К примеру, в Харькове среднегодовой коэффициент уровня радиации составляет 3,49 кВт/ч/м2, минимальное его значение в декабре – 0,93 кВт/ч/м2/день, а максимальное в июне – 5,89 кВт/ч/м2/день. А в Одессе среднегодовой показатель – 3,41 кВт/ч/м2, минимум в декабре – 0,87 кВт/ч/м2/день, максимум в июле – 6,39 кВт/ч/м2/день.
- Рассчитываем дневную производительность выбранной солнечной батареи.
Чтобы рассчитать, сколько солнечных батарей нужно для дома или квартиры, используем формулу: П = К х S x КПД, где П – производительность одной батареи, К – коэффициент инсоляции (уровня радиации), S – площадь одной батареи, КПД – эффективность батареи в процентах. Рассмотрим на практике. К примеру, для батареи мощностью 250 Вт, площадью 2 м2 и с эффективностью (КПД) 15% мы получим:
- Среднесуточная производительность, Харьков:
- годовая: 3,49 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,047 кВт;
- мах: 5,89 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,767 кВт;
- мin: 0,93 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 0,279 кВт.
- Среднесуточная производительность, Одесса:
- годовая: 3,41 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,023 кВт;
- мах: 6,39 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 1,917 кВт;
- мin: 0,87 кВт/ч/м2 х 2м2 х 0,15 = 0,261 кВт.
- Рассчитываем необходимое количество солнечных панелей.
- Это можно сделать по следующей формуле: С = М/П, С – необходимое количество солнечных панелей, М – потребляемая приборами мощность (ее мы уже определили выше), а П – производительность одной солнечной батареи.
- В наших примерах получим:
- Для Харькова:
- мах: 6 кВт/ч / 1,767 кВт = 3 батареи
- мin: 6 кВт/ч / 0, 279 кВт = 22 батареи
- Для Одессы:
- мах: 6 кВт/ч / 1,917 кВт = 3 батареи
- мin: 6 кВт/ч / 0, 261 кВт = 23 батареи
Что еще учесть при расчете солнечных панелей
Значение коэффициента уровня радиации, на которое вы будете опираться при расчетах солнечных батарей для дома, влияет на их производительность.
Например, если вы возьмете минимальное значение, то в основном вам постоянно будет хватать производимой энергии за исключением продолжительных периодов плохой/пасмурной погоды.
Если вы будете отталкиваться от максимального показателя, то у вас наверняка будет перепроизводство и лишняя электроэнергия в некоторые месяцы в течение года.
Еще учитывайте, что приведенные выше алгоритмы – это приблизительный вариант, дающий в общих чертах понимание, как рассчитать солнечные панели для дома. При более детальных расчетах учитываются и другие уточняющие коэффициенты, угол наклона батарей, их месторасположение и пр.
Кроме того, вы должны помнить, что рассчитанная мощность может вами корректироваться в зависимости от потребностей – если они вырастут, количество электроэнергии легко увеличить, добавив N-е количество солнечный батарей.
Но только после соответствующих расчетов, которые предпочтительно уточнить у специалистов.
И еще один момент. На этапе подготовки к расчету солнечной установки, необходимо знать потребности в электроэнергии конкретного потребителя, технические нормы и требования законодательства, текущий проект дома, квартиры или объекта, где планируется установка гелиосистемы.
Если вы планируете использовать генерируемую солнечными панелями энергию не только для собственных нужд домохозяйства/предприятия, но и для продажи излишков электроэнергии, учитывайте требования к солнечным установкам согласно Зеленому тарифу и договору с поставщиком электроэнергии (РЭС).