Как рассчитать мощность солнечной электростанции для дома?

Содержание

Расчёт солнечных батарей

Приветствую вас на сайте е-ветерок.ру, сегодня я хочу вам рассказывать о том сколько нужно солнечных батарей для дома или дачи, частного дома и пр. В этой статье не будет формул и сложных вычислений, я попробую донести всё простыми словами, понятными для любого человека. Статья обещает быть не маленькой, но я думаю вы не зря потратите своё время, оставляйте комментарии под статьёй.

Самое главное чтобы определится с количеством солнечных батарей надо понимать на что они способны, сколько энергии может дать одна солнечная панель, чтобы определить нужное количество. А также нужно понимать что кроме самих панелей понадобятся аккумуляторы, контроллер заряда, и преобразователь напряжения (инвертор).

Расчёт мощности солнечных батарей

Чтобы рассчитать необходимую мощность солнечных батарей нужно знать сколько энергии вы потребляете. Например если ваше потребление энергии составляет 100кВт*ч в месяц (показания можно посмотреть по счётчику электроэнергии), то соответственно вам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали такое количество энергии.

Сами солнечные батареи вырабатывают солнечную энергию только в светлое время суток. И выдают свою паспортную мощность только при наличие чистого неба и падении солнечных лучей под прямым углом. При падении солнца под углами мощность и выработка электроэнергии заметно падает, и чем острее угол падения солнечных лучей тем падение мощности больше. В пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз, даже при лёгких облачках и дымке мощность солнечных батарей падает в 2-3 раза, и это всё надо учитывать.

При расчёте лучше брать рабочее время, при котором солнечные батареи работают почти на всю мощность, равным 7 часов, это с 9 утра до 4 часов вечера. Панели конечно летом будут работать от рассвета до заката, но утром и вечером выработка будет совсем небольшая, по объёму всего 20-30% от общей дневной выработки, а 70% энергии будет вырабатываться в интервале с 9 до 16 часов.

Таким образом массив панелей мощностью 1кВт (1000ватт) за летний солнечный день выдаст за период с 9-ти до 16-ти часов 7 кВт*ч электроэнергии, и 210кВт*ч в месяц. Плюс ещё 3кВт (30%) за утро и вечер, но пускай это будет запасом так-как возможна переменная облачность. И панели у нас установлены стационарно, и угол падения солнечных лучей изменяется, от этого естественно панели не будут выдавать свою мощность на 100%. Я думаю понятно что если массив панелей будет на 2кВт, то выработка энергии будет 420кВт*ч в месяц. А если будет одна панелька на 100 ватт, то в день она будет давать всего 700 ватт*ч энергии, а в месяц 21кВт.

Неплохо иметь 210кВт*ч в месяц с массива мощностью всего 1кВт, но здесь не всё так просто

Во-первых не бывает такого что все 30 дней в месяце солнечные, поэтому надо посмотреть архив погоды по региону и узнать сколько примерно пасмурных дней по месяцам. В итоге наверно 5-6 дней точно будут пасмурные, когда солнечные панели и половины электроэнергии не будут вырабатывать. Значит можно смело вычеркнуть 4 дня, и получится уже не 210кВт*ч, а 186кВт*ч

Так-же нужно понимать что весной и осенью световой день короче и облачных дней значительно больше, поэтому если вы хотите пользоваться солнечной энергией с марта по октябрь, то нужно увеличить массив солнечных батарей на 30-50% в зависимости от конкретного региона.

Но это ещё не всё, также есть серьёзные потери в аккумуляторах, и в преобразователей (инверторе), которые тоже надо учитывать, об этом далее.

Про зиму я пока говорить не буду так-как это время совсем плачевное по выработке электроэнергии, и тут когда неделями нет солнца, уже никакой массив солнечных батарей не поможет, и нужно будет или питаться от сети в такие периоды, или ставить бензогенератор. Хорошо помогает также установка ветрогенератора, зимой он становится основным источником выработки электроэнергии, но если конечно в вашем регионе ветренные зимы, и ветрогенератор достаточной мощности.

Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Примерно так выглядит солнечная электростанция внутри дома

Ещё один пример установленных аккумуляторов и универсального контроллера для солнечных батарей

Самый минимальный запас ёмкости аккумуляторов, который просто необходим должен быть такой чтобы пережить тёмное время суток. Например если у вас с вечера и до утра потребляется 3кВт*ч энергии, то в аккумуляторах должен быть такой запас энергии.

Если аккумулятор 12 вольт 200 Ач, то энергии в нём поместиться 12*200=2400 ватт (2,4кВт). Но аккумуляторы нельзя разряжать на 100%. Специализированные АКБ можно разряжать максимум до 70%, если больше то они быстро деградируют. Если вы устанавливаете обычные автомобильные АКБ, то их можно разряжать максимум на 50%. По-этому, нужно ставить аккумуляторов в два раза больше чем требуется, иначе их придётся менять каждый год или даже раньше.

Оптимальный запас еъёмкости АКБ это суточный запас энергии в аккумуляторах. Например если у вас суточное потребление 10кВт*ч, то рабочая ёмкость АКБ должна быть именно такой. Тогда вы без проблем сможете переживать 1-2 пасмурных дня, без перебоев. При этом в обычные дни в течение суток аккумуляторы будут разряжаться всего на 20-30%, и это продлит их недолгую жизнь.

Ещё одна немаловажная делать это КПД свинцово-кислотных аккумуляторов, который равен примерно 80%. То-есть аккумулятор при полном заряде берёт на 20% больше энергии чем потом сможет отдать. КПД зависит от тока заряда и разряда, и чем больше токи заряда и разряда тем ниже КПД. Например если у вас аккумулятор на 200Ач, и вы через инвертор подключаете электрический чайник на 2кВт, то напряжение на АКБ резко упадёт, так-как ток разряда АКБ будет около 250Ампер, и КПД отдачи энергии упадёт до 40-50%. Также если заряжать АКБ большим током, то КПД будет резко снижаться.

Также инвертор (преобразователь энергии 12/24/48 в 220в) имеет КПД 70-80%.

Учитывая потери полученной от солнечных батарей энергии в аккумуляторах, и на преобразовании постоянного напряжения в переменное 220в, общие потери составят порядка 40%. Это значит что запас ёмкости аккумуляторов нужно увеличивать на 40%, и так-же увеличивать массив солнечных батарей на 40%, чтобы компенсировать эти потери.

Но и это ещё не все потери. Существует два типа контроллеров заряда аккумуляторов от солнечных батарей, и без них не обойтись. PWM(ШИМ) контроллеры более простые и дешёвые, они не могут трансформировать энергию, и потому солнечные панели не могут отдать а АКБ всю свою мощность, максимум 80% от паспортной мощности. А вот MPPT контроллеры отслеживают точку максимальной мощности и преобразуют энергию снижая напряжение и увеличивая ток зарядки, в итоге увеличивают отдачу солнечных батарей до 99%. Поэтому если вы ставите более дешёвый PWM контроллер, то увеличивайте массив солнечных батарей ещё на 20%.

Расчёт солнечных батарей для частного дома или дачи

Если вы не знаете ваше потребление и только планируете скажем запитать дачу от солнечных батарей, то потребление считается достаточно просто. Например у вас на даче будет работать холодильник, который по паспорту потребляет 370кВт*ч в год, значит в месяц он будет потреблять всего 30.8кВт *ч энергии, а в день 1.02кВт*ч. Также свет, например лампочки у вас энергосберегающие скажем по 12 ватт каждая, их 5 штук и светят они в среднем по 5 часов в сутки. Это значит что в сутки ваш свет будет потреблять 12*5*5=300 ватт*ч энергии, а за месяц “нагорит” 9кВт*ч. Также можно почитать потребление насоса, телевизора и всего другого что у вас есть, сложить всё и получится ваше суточное потребление энергии, а там умножить на месяц и получится некая примерная цифра.

Например у вас получилось в месяц 70кВт*ч энергии, прибавляем 40% энергии, которая будет теряться в АКБ, инверторе и пр. Значит нам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали примерно 100кВт*ч. Это значит 100:30:7=0,476кВт. Получается нужен массив батарей мощностью 0,5кВт. Но такого массива батарей будет хватать только летом, даже весной и осенью при пасмурных днях будут перебои с электричеством, поэтому надо увеличивать массив батарей в два раза.

В итоге вышеизложенного в вкратце расчёт количества солнечных батарей выглядит так:

  • принять что солнечные батареи летом работают всего 7 часов с почти максимальной мощностью
  • посчитать своё потребление электроэнергии в сутки
  • Разделить на 7 и получится нужная мощность массива солнечных батарей
  • прибавить 40% на потери в АКБ и инверторе
  • прибавить ещё 20% если у вас будет PWM контроллер, если MPPT то не нужно

    Пример: Потребление частного дом 300кВт*ч в месяц, разделим на 30 дней = 7кВт, разделим 10кВт на 7 часов, получится 1,42кВт. Прибавим к этой цифре 40% потерь на АКБ и в инверторе, 1,42+0,568=1988ватт. В итоге для питания частного дома в летнее время нужен массив в 2кВт. Но чтобы даже весной и осенью получать достаточно энергии лучше увеличить массив на 50%, то-есть ещё плюс 1кВт. А зимой в продолжительные пасмурные периоды использовать или бензогенератор, или установить ветрогенератор мощностью не менее 2кВт. Более конкретно можно рассчитать основываясь на данных архива погоды по региону.

    Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

    Цены на солнечные батареи и оборудование сейчас достаточно разнятся, одна и также продукция может по цене в разы отличаться у разных продавцов, поэтому ищите дешевле, и у проверенных временем продавцов. Цены на солнечные батареи сейчас в среднем 70 рублей за ватт, то-есть массив батарей в 1кВт обойдётся примерно в 70т.руб, но чем больше партия тем больше скидки и дешевле доставка.

    Качественные специализированные аккумуляторы стоят дорого, аккумулятор 12в 200Ач обойдётся в среднем в 15-20т.рублей. Я использую вот такие акб, про них написано в этой статье Аккумуляторы для солнечных батарей Автомобильные в два раза дешевле, но их надо ставить в два раза больше чтобы они прослужили хотябы лет пять. А так-же автомобильные АКБ нельзя ставить в жилых помещениях так-как они не герметичны. Специализированные при разряде не блолее 50% прослужат 6-10 лет, и они герметичные, ничего не выделяют. Можно купить и дешевле если брать крупную партию, обычно продавцы дают приличные скидки.

    Остальное оборудование наверно индивидуально, инверторы бывают разные, и по мощности, и по форме синусоиды, и по цене. Так-же и контроллеры заряда могут быть как дорогие со всеми функциями, в том числе с о связью с ПК и удалённым доступом через интернет.

    Читайте также:  Светодиоды для подсветки натяжного потолка

    Расчет солнечной электростанции для дома

    Вопрос получения электроэнергии альтернативными способами достаточно актуален в наше время. Одним из вариантов обеспечения электроснабжения дома является установка солнечной электростанции. Такой вариант может использоваться в качестве дополнительного альтернативного источника электричества либо в качестве основного, если стоит задача электроснабжения дома при отсутствии возможности подключения к электрическим сетям, например, по причине их удаленности.

    Первый этап реализации данной идеи – это расчет будущей солнечной электростанции. В данной статье приведем рекомендации, которые помогут правильно рассчитать требуемую мощность будущей солнечной электростанции и правильно оценить возможность реализации данной идеи в зависимости от различных факторов.

    Исходные данные

    Прежде всего, необходимо определиться, какие задачи должна выполнить будущая электростанция. Самый важный вопрос – это наличие централизованного электроснабжения и его надежность.

    Первый вариант

    Дом подключен к электрическим сетям, но электроснабжение ненадежное и существует проблема частого отключения электричества. В данном случае необходимо определиться, какие задачи должна выполнять домашняя солнечная электростанция.

    Если перерывы в электроснабжении непродолжительные, то задача альтернативного источника электроэнергии – обеспечить питание наиболее важных электроприборов.

    Необходимо проанализировать какие электроприборы будут эксплуатироваться в период отключения электричества, и записать их мощность и время работы для проведения дальнейших расчетов.

    Второй вариант

    Те же исходные данные, что и в первом варианте, но перерывы в электроснабжении продолжительные и требуется реализовать резервный источник электроснабжения, питающий все необходимые бытовые электроприборы, которые ежедневно эксплуатируются в доме. Также записываем мощность и продолжительность работы электроприборов.

    Третий вариант

    Дом не имеет подключения к электрическим сетям и возможность подключения по той или иной причине отсутствует. В данном случае солнечная электростанция будет выступать в роли основного источника электроснабжения дома.

    Если вопрос электроснабжения дома решается впервые, то необходимо продумать, какие электроприборы планируется эксплуатировать в доме и выбрать их мощность, руководствуясь принципом экономии, то есть выбирать минимальную мощность, так как стоимость солнечной электростанции напрямую зависит от ее мощности.

    Реализация идеи солнечной электростанции достаточно затратная, поэтому необходимо очень ответственно подойти к вопросу расчета будущих нагрузок и продумать все возможные варианты.

    Расчет нагрузок электроприборов

    При расчете нагрузок электроприборов необходимо отдельно рассматривать каждый из электроприборов, анализируя все возможные нюансы его эксплуатации.

    Сразу необходимо отсеять все электроприборы, функции которых можно реализовать другим способом, без использования электроэнергии.

    Перечислим электроприборы, которые нецелесообразно запитывать от солнечной электростанции и соответствующую им альтернативную замену:

    электропечь, электрочайник, электрические обогреватели. Если в доме для приготовления пищи используется электропечь, то на случай отключения электричества можно построить твердотопливную печь, на которой можно будет готовить пищу, греть воду, а также эксплуатировать ее для обогрева дома. В качестве запасного варианта можно приобрести газовую плитку с баллоном;

    электрический водонагреватель. Альтернативный вариант – солнечный водонагреватель либо реализация подогрева воды от печи; – колодезный водяной насос. На случай отключений электричества должна быть предусмотрена возможность ручного забора воды из колодца. В случае отсутствия подключения к электросетям для удобства повседневной эксплуатации можно включить насос в перечень нагрузок, которые будут питаться от будущей электростанции;

    крупорушка, мельница и другие приспособления, используемые при ведении хозяйства в доме. В данном случае можно отдать предпочтение ручным приспособлениям.

    Отдельно следует сказать об освещении дома. При наличии централизованного электроснабжения для повседневной эксплуатации выбирается любой тип ламп, исходя из личных предпочтений. А для автономного электроснабжения необходимо отдать предпочтение наиболее экономичным типам ламп из имеющегося ассортимента – то есть светодиодным. Необходимо выбрать оптимальное количество ламп и их мощность, чтобы обеспечить желаемый уровень освещенности в том или ином месте.

    В доме есть электроприборы и устройства, которые имеют большую мощность, но эксплуатируются редко. Учитывать мощность данных электроприборов при проектировании солнечной электростанции нецелесообразно, так как стоимость электростанции значительно увеличится, а в основном данная мощность не будет использована. К таким приборам можно отнести сварочный аппарат, электрифицированный инструмент (углошлифовальная машина, перфоратор, обрабатывающие станки и т.д.).

    В случае отсутствия централизованного электроснабжения для эксплуатации таких электроприборов целесообразнее приобрести дизельный (бензиновый) генератор. Наличие в доме генератора дает преимущество в том, что если солнечные панели не зарядили аккумуляторную батарею, то пополнить нехватку заряда можно посредством включения генератора.

    Для большей эффективности, надежности и нагрузочной способности автономное электроснабжение дома целесообразнее реализовать с применением двух альтернативных источников – солнечных панелей и ветрогенераторов.

    Наличие ветрогенераторов позволяет увеличить суммарную мощность автономного электроснабжения и, возможно все электроприборы, в том числе и мощные можно будет эксплуатировать без необходимости применения генератора. В любом случае необходимо рассматривать вариант комбинирования двух источников альтернативной электроэнергии, не отдавая предпочтение лишь одному из вариантов.

    Подробный пример расчета общего потребления электроэнергии и подбора оборудования для домашней солнченой электростанции смотрите в статьях Бориса Цупило:

    Расчет требуемой мощности электростанции

    Второй важный параметр – нагрузочная способность электростанции, то есть максимальная величина мощности, которую может выдавать солнечная электростанция.

    При расчете нагрузок электроприборов необходимо проанализировать, какие электроприборы будут работать одновременно, и какая максимальная мощность потребуется для их питания в пики нагрузки. При этом желательно продумать эксплуатацию электроприборов таким образом, чтобы не было резких перепадов нагрузок.

    Также необходимо учитывать особенности работы некоторых электроприборов. Например, нужно учесть пусковые токи компрессора холодильника и электродвигателей различных электроприборов.

    Лимит выдаваемой мощности электростанцией ограничивает инвертор – устройство, которое осуществляет преобразование постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток бытовой сети 220 В.

    Рассчитывая мощность инвертора, следует учитывать также характеристики аккумуляторной батареи, которая накапливает электроэнергию, вырабатываемую солнечными панелями. В данном случае идет речь о максимально допустимых токах разряда аккумуляторной батареи.

    Для защиты инвертора солнечной электростанции от сверхтоков, в частности перегрузки используется автоматический выключатель. Для контроля и ограничения нагрузок можно использовать реле приоритета нагрузок. Бытовые электроприборы разделяются на несколько групп по степени важности (приоритету), устанавливается нагрузочный лимит.

    В процессе эксплуатации электроприборов реле приоритета нагрузок будет контролировать значение нагрузки в реальном времени, и в случае превышения установленного лимита будет отключать часть нагрузки с меньшим приоритетом, предотвратив отключение автоматического выключателя и соответственно обесточивание наиболее важных электроприборов.

    Расчет мощности солнечных панелей

    Солнечная электростанция вырабатывает электрическую энергию только в светлое время суток, при наличии достаточного светового потока. Солнечные панели должны иметь такую мощность, чтобы они смогли накопить в аккумуляторных батареях такое количество электрической энергии, которое обеспечит питание всех бытовых электроприборов в течение суток.

    Существуют справочники уровня солнечной радиации и солнечной инсоляции для каждого региона – обычно такие данные предоставляют реализаторы солнечных панелей. Уровень солнечной радиации показывает примерное количество генерируемой электроэнергии солнечными панелями в разное время года. Показатель солнечной инсоляции позволяет учесть возможные ухудшения погодных условий и получить более точное значение вырабатываемой мощности солнечными элементами.

    Необходимо учитывать, что справочные данные являются ориентировочными и не всегда соответствуют фактическим характеристикам работы солнечных панелей.

    При построении домашней солнечной электростанции необходимо предусматривать возможность увеличения ее мощности в будущем посредством подключения дополнительных солнечных панелей и аккумуляторов для накапливания генерируемой электроэнергии.

    Как и упоминалось выше, необходимо проанализировать актуальность применения другого источника альтернативной электроэнергии для того, чтобы обеспечить достаточный запас мощности автономного электроснабжения дома с учетом всех возможных факторов.

    Исходя из мощности солнечных панелей, выбирается контроллер, посредством которого осуществляется отдача генерируемой электроэнергии в аккумуляторную батарею.

    Очень важным критерием является наличие средств на реализацию автономного источника электроснабжения дома. Поэтому при выборе тех или иных элементов необходимо корректировать свой выбор исходя из имеющегося бюджета.

    Как оптимально рассчитать параметры солнечной установки под свои потребности?

    Перед использованием любых альтернативных источников электроэнергии следует провести энергоаудит своей системы потребления, на основании которого следует принять меры по оптимизации энергопотребления. К примеру: замена в доме всех ламп накаливания на светодиодные которые при том же свете потребляют в 10 раз меньше энергии может привести к более чем двукратному снижению энергопотребления в доме в целом.

    Что бы грамотно рассчитать солнечную электростанцию под свои нужды нам нужно определить всего 4 параметра:

    1. Суммарная мощность панелей
    2. Суммарная ёмкость аккумуляторов (буфера, в котором накапливается ток).
    3. Какой необходим контроллер заряда аккумуляторов?
    4. Какой необходим инвертор (устройство, преобразующее аккумуляторное напряжение в сетевое)?

    Итак, по порядку:

    1-е. Суммарная мощность солнечных панелей

    Определяется следующим образом: мы должны посчитать, какое количество кВт потребляем в день, то есть берём мощность прибора, умножаем её на количество необходимых часов работы в сутки и суммируем полученные данные от всех приборов. Получаем определённую цифру кВт в сутки, которая нам требуется.

    Или ещё проще и точнее (по возможности) если у Вас уже есть электричество и стоит счетчик, по которому Вы ежемесячно оплачиваете «нагоревшие» киловатт-часы: Берём среднемесячную цифру из «намотавшихся» киловатт, делим её на 30 (дней) и получаем нужный нам показатель!

    Например: мы пришли к выводу, что нам необходимо аж 9кВт электроэнергии в сутки (270кВт в месяц).

    Суточная мощность, вырабатываемая панелью, определяется умножением максимальной мощности панели на 5 часов её работы в сутки (световой день обычно даже зимой от раннего рассвета до поздних сумерек не менее 9 часов, но сюда накладываются облачность и осадки которые снижают производительность панели, поэтому берём 5 часов работы на максимальной мощности). Например: модель солнечной панели EW-310Вт множим на 5 часов = выработка в сутки 1550Вт, то есть 1.55кВт в сутки

    Таким образом, что бы получить требуемые нам 9кВт энергии в сутки, нужно 6 панелей EW-310-A которые выработают в сутки суммарно 9.3кВт электроэнергии.

    2-е. Суммарная ёмкость аккумуляторов в ампер-часах.

    Получаемые 9.3кВт электроэнергии в течении светового дня нужно где то хранить. В одном 100% заряженном 100Ампер аккумуляторе хранится приблизительно 1кВт электроэнергии (примерно до 80-90% разряда).

    Итак, что бы «вместить» 9.3кВт нам нужно кол-во киловатт умножить на 100 и мы получим размер требуемого аккумуляторного буфера в Амперах способный вместить наши киловатты 9.3 Х 100 = 930 Ампер ёмкости нам требуется.

    Далее нам необходимо взять минимум 70% «Запас»: во-первых что бы аккумуляторы слишком глубоко не разряжались, т.е. не эксплуатировались на пределе возможностей. А во вторых… вдруг, в какой то из дней нам потребуется повышенное потребление не 7 – 11кВт как обычно потребляется, а скажем 15квт. Соответственно 930 Ампер + 70% = 1 581 Ампер!

    Округляем эту цифру в большую сторону кратно 200 Амперам и получаем 1 600 Ампер.

    Возьмем, к примеру, аккумуляторы по 200ампер ёмкости. Итого получается нам нужно 8 штук аккумуляторов в качестве буфера.

    На заметку: буфер в солнечных системах в отличии от ветряных не имеет смысла делать слишком большим по той причине что задача аккумуляторного буфера накопить и хранить энергию до нового её поступления. У ветрогенераторов этого поступления может не быть несколько дней к ряду (период штиля), а вот у солнечных панелей такого быть не может (ну не бывает же такого, что бы несколько дней подряд не светало, если Вы не на северном полюсе). Рассвет есть каждый день, а значит и заряд есть каждый день!

    3-е. Какой необходим контроллер?

    Контроллер является сердцем солнечной системы и именно от него зависит её эфективность и производительность в целом.

    Пример: один контроллер благодаря своей технологичности способен «отжать» из одинакового массива солнечных панелей в 2 раза больше электроэнергии в аккумуляторы, чем другой.

    ВАЖНО! – Контроллер должен быть высоковольтным со стороны солнечных панелей (давать возможность панели собирать в последовательные сборки, т.е. наращивать напряжение). Именно это обеспечивает в условиях совсем не приближённых к Африканской саванне (не много солнечных дней + короткие световые дни зимой) нормальную выработку солнечной электростанции.

    Итак, у нас 6 панелей по 310Вт (1860Вт установленной мощности), оптимальным будет контроллер способный обеспечить последовательное подключение хотя бы до 2-х (в идеале до 3-х) в высоковольтную сборку для обеспечения выработки от них в пасмурные дни.

    Читайте также:  Управление светодиодом на мк attiny13

    Далее эти высоковольтные сборки (если по 2 панели то их будет в нашем случае 3), (если по 3 панели последовательно, то таких сборок будет 2) параллельно соединяются на один контроллер.

    Например: солнечная панель EW-310Вт имеет напряжение холостого хода 46 вольт и ток около 9 ампер, что бы соединить в сборку последовательно 3 таких панели и потом параллельно соединить 2 таких сборки, нам нужен контроллер, способный выдерживать напряжение на входе от 140 вольт и ток не менее 20 Ампер

    4-е. Какой необходим инвертор?

    Важно определить какую максимальную пиковую нагрузку Вы собираетесь подключать к электросети одновременно (можете просто суммировать мощность всех имеющихся в доме электроприборов). И именно по этому показателю следует подобрать себе инвертор в широкой гамме мощностей от 1.3кВт до 570кВт (мы предлагаем более 30 моделей высококачественных инверторов МАП).

    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!

    Онлайн калькулятор солнечных батарей, калькулятор расчета солнечной электростанции.

    ЯнварьФевральМартАпрельМайИюньИюльАвгустСентябрьОктябрьНоябрьДекабрь
    2.275.328.7710.8912.5912.4912.4611.198.325.023.021.55

    Данный калькулятор предназначен для оценки выработки электрической энергии солнечными батареями.

    Для каждой точки местности России, мы собрали данные по инсоляции с точностью 0,1 градуса по широте и долготе. Данные были любезно предоставлены сервисом NASA где история измерений ведется с 1984 года.

    Для использования нашего калькулятора выберите местоположение вашей солнечной электростанции передвигая метку по карте или воспользуйтесь полем поиска на карте. Наш калькулятор работает только по территории России.

    1. Если вы знаете какие солнечные батареи вы будете использовать, или они уже установлены в вашей солнечной станции – выберите солнечные батареи нужной мощности и их количество.

    2. Укажите угол наклона вашей крыши, место установки. Также наш калькулятор автоматически показывает оптимальный угол наклона солнечной батареи для выбранной точки местности. Угол показывается для зимы, оптимальный – средний для всего года, для лета. Это особенно важно если вы только планируете установку солнечной станции и при ее строительстве сможете указать строителям необходимый угол для монтажа СБ.

    Если например вы планируете установить солнечные батареи на крышу вашего дома и угол установки предопределен конструкцией, просто укажите его в поле ввода произвольного угла.
    Наш калькулятор будет вести расчет учитывая угол вашей крыши.

    3. Очень важно правильно оценивать мощность потребителей электроэнергии вашей солнечной станции при подборе необходимого количества солнечных батарей.

    В калькуляторе нагрузок для солнечной электростанции выберите электроприборы которые вы будете использовать, задайте их количество и мощность в ваттах, а также примерно время использования в сутки.

    Читайте также:  КПД электронагревательных приборов
    Например для небольшого дома выбираем:
    • Электролампа – 3шт мощностью 50Вт каждая, работают 6 часов в сутки – итого 0,9 кВт часов/сутки.
    • Телевизор – 1шт мощностью 150Вт, работает 4 часа в сутки – итого 0,6 кВт часов/сутки.
    • Холодильник – 1шт мощностью 200Вт, работает 6 часов в сутки – итого 1,2 кВт часов/сутки.
    • Компьютер – 1шт мощностью 350Вт, работает 3 часа в сутки – итого 1,05 кВт часов/сутки.

    Телевизор современный с плоским экраном, светодиодный потребляет от 100 до 200 Вт, холодильник, в нем работает компрессор и работает не постоянно, а тогда когда нужен холод, т.е. чем чаще вы открываете дверь холодильника, тем больше электричества он съест. Обычно холодильник работает 6 часов в сутках, остальное время отдыхает. Компьютер например вы используете в среднем 3 часа в сутки.

    При заданных условиях потребления вы получите необходимую мощность для электропитания ваших электроприборов.
    Для нашего примера суммарное потребление электроприборов в сутки составит 3,75 кВт*час в сутки.

    Давайте подберем необходимое количество солнечных панелей для нашего примера, в регионе Санкт-Петербург:

    Возьмем солнечные модули 250Вт, установим оптимальный угол наклона предложенный программой равный 60 градусов.
    Увеличивая количество солнечных батарей мы увидим, что при установке 3х солнечных модулей 250Вт потребление наших электроприборов 3,75 кВт час сутки начинает перекрываться на графике выработке уже с апреля по сентябрь, что достаточно для тех людей которые например пребывают на даче летом.
    Если вы хотите эксплуатировать СБ круглогодично, то вам понадобится минимум 6 солнечных модулей по 250Вт, а лучше 9шт. Учтите также, что зимой с ноября по середину января в Питере солнца скорее нет, чем оно есть. И в данное время года вы будете использовать бензо-дизель генератор для подзарядки аккумуляторов.

    Под графиком выработки находится сводная таблица с числовыми данными о выработке солнечной электростанции в удобном числовом виде.

    Заполните форму ниже, отправьте нам данные своего расчета и получите коммерческое предложение для вашей солнечной электростанции.

    Расчет солнечной электростанции с помощью калькулятора носит предварительный характер. Каждый объект является индивидуальным, для формирования окончательного предложения под «ключ» с учетом монтажа и технико-экономического обоснования мы рекомендуем провести консультацию с нашими специалистами по телефону или заказать выезд инженера к вам. По итогам общения наши специалисты подготовят и предоставят комплексное предложение по стоимости и монтажу вашей солнечной электростанции.

    Для того, чтобы наши менеджеры смогли подготовить для Вас предварительные расчеты по стоимости оборудования и монтажу, отправьте нам данные своего расчета. Если информации будет недостаточно, наш специалист свяжется с Вами для уточнения.

    Как рассчитать сетевую солнечную электростанцию

    Сетевая солнечная электростанция – это энергоустановка, преобразующая энергию солнца в стандартные 220 В и подмешивающая ее в городскую сеть. Энергия при этом нигде не накапливается и потребляется по мере выработки в дневное время. Ночью же, электроприборы питаются от вашей городской электросети.

    При подмешивании электроэнергии, инвертор отдает предпочтение той, которую вырабатывают солнечные батареи, в результате чего потребление электроэнергии из сети сокращается и счет в конце месяца уменьшается. Если мощность потребителей выше, чем в данный момент вырабатывают солнечные панели, инвертор добавляет недостающую мощность из сети.

    Таким образом, сетевая солнечная электростанция состоит из:

    • Комплект солнечных панелей с креплениями
    • Сетевой солнечный инвертор
    • Комплект проводов

    Итак, что такое сетевая солнечная электростанция мы разобрались, но как посчитать необходимую мощность для себя?

    Расчет мощности сетевой солнечной электростанции

    В компании BetaEnergy мы разработали универсальный калькулятор, с помощью нехитрых шагов которого, можно быстро прикинуть необходимую мощность системы.

    Шаг 1. Регион размещения ССЭ

    В первую очередь определяем регион размещения нашей солнечной электростанции, так как от этого зависит ее эффективность в разные времена года.

    Уровень инсоляции или количество солнечной энергии измеряется в кВт*ч/м 2 /сутки или по-другому количество солнечных часов в сутки. Не путайте это время с продолжительностью светового дня, ведь в расчетах принимаются величины, когда солнечный свет ничем не рассевается и попадает на солнечный модуль под углом 90 градусов. Солнце, двигаясь по небосводу в течении всего дня (да простит меня за такую формулировку Николай Коперник) не может посылать лучи на закрепленную на земле/крыше солнечную панель под углом 90 град., ведь этот угол постоянно меняется. К тому же бывают дни ясные, а бывают пасмурные, когда солнечный свет сильно рассеян или отражен.


    Угол падения солнечных лучей в различное время дня и года

    Давайте рассмотрим на примере Московской области.

    Московская область согласно карте NASA имеет 3-3,5 солнечных часа в сутки. Эти данные взяты в среднем за год, ведь как известно летом в этом регионе солнце светит много и осадки редки, в то время как зимой наоборот – много снега и небо часто затянуто серыми облаками.

    Выработка за световой день, кВт*ч
    По зимеПо веснеПо летуПо осениПо году
    1,904,515,092,373,47

    По данным NASA в Москве среднесуточная инсоляция по году при оптимальном угле наклона солнечных модулей (44,6°) составляет 3,47 кВт/м 2 /сутки.

    Шаг 2. Период эксплуатации

    На втором шаге мы выбираем когда относительно сезонов года мы будем эксплуатировать нашу солнечную электростанцию. Это также довольно важный показатель, так как он будет существенно влиять на размер и стоимость системы. К примеру если вы планируете использовать ССЭ на даче только весной-летом-осенью, то зачем вам учитывать малоэффективные зимние дни, и наоборот.

    На примере выше видно, как изменяется количество солнечных часов в зависимости от сезона – летом солнца в 2,5 раза больше, чем зимой. И это также региональный показатель. Скажем, в том же Приморском крае и зимой, и летом количество солнечных часов примерно одинаково много.

    Шаг 3. Потребители

    Здесь нам необходимо сложить мощность всех потребителей и определить суточную потребность в электроэнергии. Например холодильник класса А+ в среднем потребляет около 45 Вт в час, но при запуске (а он устроен так что периодически то включается, то отключается) может потреблять до 700 Вт. То есть за сутки он потребит порядка 1 кВт*ч электроэнергии, при этом для нормальной работы электростанции ему понадобится инвертор мощностью не менее 700 Вт. По такой же схеме определяются потребности остальных приборов и суммируются.

    Но есть способ и проще – можно посмотреть квитанции за электроэнергию. Там есть точная цифра вашего потребления в месяц. Только брать лучше за несколько месяцев и выводить среднее арифметическое.

    В нашем калькуляторе мы уже заложили все поправочные коэффициенты и среднестатистические мощности электроприборов, поэтому вам достаточно лишь указать их количество. После этого, нажав «Рассчитать систему», вы получите ее характеристики и состав.

    Основные характеристики сетевой солнечной электростанции

    • Мощность системы. Это общая мощность всех солнечных панелей, вырабатываемая солнечной электростанцией за один час.

    Требуемая мощность системы = Суммарная мощность всех потребителей за сутки разделить на Количество солнечных часов в сутки в наихудший сезон.

    Из примера выше, мы исключили зиму, тогда инсоляция будет следующая (см. таблицу): весной – 4,51; летом – 5,09; осенью – 2,37. Получается что мощность всех потребителей будет делиться на осенний показатель 2,37 часа.

    • Минимальная мощность сетевого инвертора подбирается по мощности солнечного массива, то есть совокупная мощность всех солнечных модулей. Особое внимание следует обратить на маркировку инверторов, так как большинство производителей указывают в названии максимальную, а не номинальную мощность оборудования, при этом в режиме максимальной мощности сетевой инвертор работать в короткий период времени и затем отключается по перегреву.
    • Количество солнечных модулей. На данный момент оптимальная мощность одного модуля при оценке цены, качества и размера 250 Вт.
    • Площадь, необходимая для размещения всех солнечных модулей. Стандартный модуль 250 Вт имеет размеры 1623х1048 мм или площадь 1,7 м 2 . В зависимости от варианта монтажа эта площадь может увеличиваться из-за зазоров.
    • Оптимальный угол установки солнечных модулей, который определяется статистическими данными NASA. Для Москвы этот угол в среднем по году равен 44,6° Если модулей немного и доступ к ним свободный, вы можете использовать крепеж с изменяемым углом наклона, тогда вы сможете подстраиваться под более низкое солнце зимой, делая угол наклона к земле более перпендикулярный, и более высокое летом, наклоняя солнечные модули ближе к уровню земли.

    Этих данных достаточно, чтобы вести конструктивный диалог с менеджерами любой энергетической компании.

    Окупаемость сетевой солнечной электростанции и ее экономическая эффективность

    Вопрос окупаемости сетевых солнечных электростанций тревожит умы прагматиков уже многие годы. Сейчас я постараюсь навязать вам свое мнение. Хехе )) Конечно же навязывать я ничего не буду, я лишь покажу как считать стоимость киловатта солнечной электроэнергии.

    Допустим, по квитанциям за электроэнергию вы потребляете 1000 кВт*ч, из них 600 кВт*ч в дневное время. Если у вас потребление сильно меньше, то экономия также будет гораздо меньше, а срок окупаемости больше. Так вот. Регион все таже Московская область, тогда Мощность солнечной электростанции = 600 кВт*ч / 30 дней / 3,47 часа = 5,76 кВт

    Стоимость сетевой солнечной электростанции мощностью 6 кВт в час (на март 2018 года) составляет 290 тыс. рублей. Плюс крепеж для 24 солнечных модулей на крыше – 24 тыс. рублей. Плюс монтаж 10-15% от стоимости системы – еще 40 тыс. рублей. Итого, такая сетевая солнечная электростанция под ключ обойдется владельцу в 354 тыс. рублей.

    При тарифе за электроэнергию в дневное время 6 рублей, 600 кВт*ч в месяц из городской сети будут обходиться в 6*600=3 600 рублей или 43,2 тыс. в год.

    Таким образом, окупаемость системы составит 354 тыс. руб / 43, 2 тыс. руб = 8,2 года.


    График роста тарифа на электроэнергию с прогнозом до 2030 г.

    Но если учесть, что в среднем тариф на электроэнергию вырастает на 10% в год, то через 5 лет, ваша солнечная электростанция будет окупаться на 50% быстрее, то есть общий срок окупаемости составит 6 лет. И все, с того момента электроэнергия в дневное время для вас будет бесплатной. По-моему неплохо!

    Производители солнечных батарей гарантируют, что за 25 лет эксплуатации КПД панелей не снизится ниже 80%, а расчетный период жизни и того превышает 75 лет.

    А теперь смотрите, даже если мы возьмем гарантийные 25 лет эксплуатации, то за это время ваша солнечная электростанция сгенерирует порядка 6 кВт * 3,47 часа * 365 дней в году * 25 гарантийных лет = 190 МВт, что эквивалентно 1 млн 140 тыс. рублей даже без роста тарифа, который, как вы видите на графике, просто неизбежен. Но даже после этого система будет работоспособна и продолжит экономить ваши деньги.

    Итак, 354 тыс. рублей делим 190 000 кВт = стоимость 1 кВт электроэнергии от солнечных батарей 1 руб. 86 коп. Как вам?

    А что будет когда введут Зеленый тариф?

    А что если эту электростанцию поставить в южном регионе?

    Ууух, количество денег, которые можно заработать, так и толкают действовать. Так почему же я все еще пишу эту статью, а не строю новые и новые электростанции? А вот одно другому не мешает ) И я буду активно писать и снимать видео о своих проектах и проектах людей, которые уже в теме. Подписывайтесь на наши публикации и первые узнаете о трендах солнечной энергетики.

    Ну и конечно же, буду рад вопросам. Всем добра!

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    Adblock
    detector