Характеристики солнечных батарей

Пример расчета мощности и количества солнечных батарей для дома формула и цены

Обновлено: 14 марта 2020

Расчет солнечных батарей для частного дома или дачи

Регионы: Москва, Новосибирск, Краснодар.

Установка гелиопанелей для энергопитания дома требует тщательного предварительного расчета. Возможности подобного оборудования ограничены и в значительной степени зависят от внешних условий:

  • географическое положение региона
  • климатические и погодные условия
  • продолжительность светового дня

Производительность комплекса всегда зависит от внешних условий. Один и тот же набор оборудования в разных условиях демонстрирует отличающиеся друг от друга результаты, поэтому в каждом случае потребуется специализированный расчет. Его можно заказать в специализированных организациях или выполнить самостоятельно. Рассмотрим, как рассчитать солнечные батареи для дома, чтобы получить эффективную установку по производству электроэнергии.

Потребности в электроэнергии

Расчет солнечных батарей для дачи или частного дома надо начинать с определения потребностей в электроэнергии. Эту величину можно узнать из показаний счетчика электроэнергии или подсчитать по энергопотреблению каждого потребителя и времени его использования. Второй вариант гораздо сложнее и чреват возникновением ошибок, поэтому правильнее руководствоваться показаниями счетчика.

Количество солнечных дней

Вторым действием станет определение количества солнечных дней в регионе, продолжительности светового дня по сезонам. В приложениях СНиП есть карта инсоляции регионов России, в которой дается количество солнечной энергии в разных участках страны. По ней определяется среднегодовое количество доступной энергии для заданного города или региона. Это важный показатель, демонстрирующий верхний предел возможностей оборудования в данном месте.

Определив эти значения можно начинать расчет мощности солнечных батарей для дома.

Расчет мощности солнечных батарей

Начиная расчет солнечной батареи, следует учесть, что световой день — это показатель преимущественно географический. Выполняя расчет солнечных панелей для дома, надо исходить из реального производства энергии, которое в утренние и вечерние часы значительно падает из-за снижения интенсивности свечения солнца.

Обычно в летнее время максимальная производительность панелей отмечается в период с 9 до 16 часов, а в остальное светлое время суток они выдают 20-30 % своей мощности. Кроме того, существенные коррективы вносят погодные условия, которые способны снизить выработку энергии вдвое или больше. Поэтому реальную производительность солнечной батареи следует принимать максимум в половину указанной в паспорте и рассчитывать количество энергии на 70 % продолжительности светового дня.

Специалисты рекомендуют вообще не учитывать в расчетах утренние и вечерние часы, отнеся их к необходимому запасу прочности системы. Кроме того, необходимо учитывать самые неблагоприятные условия и прибавлять к ним некоторый процент воздействия отрицательных факторов.

Это не будет излишним, поскольку всегда оказываются неучтенными некоторые детали, значительно меняющие условия работы и требуемую мощность солнечных батарей на квадратный метр.

Формула

Формула расчета солнечных панелей выглядит следующим образом:

Pсп=Eп*k* Pинс / Eинс,

  • где Pсп — мощность солнечной панели
  • Eп — суточное количество энергии, необходимой для питания всех потребителей дома
  • K — коэффициент потерь, обычно равен 1,2-1,4
  • Pинс — мощность инсоляции на земной поверхности
  • Eинс — табличное значение среднемесячной инсоляции в данном регионе

Используя эту формулу, находят требуемую мощность солнечной батареи на 1 кв. метр. По мощности определяется, сколько солнечных батарей нужно для частного дома, расчет количества панелей производится путем деления общего значения на параметры одного элемента.

Расчет ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Емкость аккумуляторов должна соответствовать производительности солнечных панелей и обеспечивать потребление дома как в светлое, так и в темное время суток. Необходимо ограничить емкость батарей, чтобы не тратить лишние деньги. Однако, необходимо иметь определенный запас емкости, поскольку полностью разряжать аккумуляторы нельзя.

Величина допустимого разряда у каждого вида АКБ своя, например, заряд автомобильных батарей можно расходовать только до 50 %. Оптимальный вариант — наличие суточного запаса энергии. Больше иметь нецелесообразно, так как это сильно увеличит стоимость системы. Меньший запас может оставить жителей дома без электроэнергии при возникновении неблагоприятных внешних условий.

Кроме того, надо учесть КПД батарей, инвертора и возможность плохого функционирования солнечных панелей из-за плохой погоды, занесения поверхности фотоэлементов снегом и т.п. Эти потери принято оценивать в 40 %, но к ним надо еще прибавить КПД контроллера.

Это важно, так как некоторые модели практически не воздействуют на процесс передачи энергии, но более дешевые модели способны снизить передачу на 20 %.

Расчет и выбор инвертора

Расчет солнечной электростанции завершается выбором мощности инвертора. Это устройство, преобразующее постоянный ток от аккумуляторных батарей, в переменное напряжение со стандартными параметрами 220 В 50 Гц.

Простейший вариант расчета мощности инвертора — определение суточной потребности жилища в электроэнергии (по показаниям счетчика), которому и должен соответствовать инвертор. Для учета возможных форс-мажорных ситуаций считают пиковую нагрузку, умножая суточное потребление на коэффициент 1,3.

Читайте также:  Тюнинг УАЗ Хантер своими руками (фото и видео) - Самостоятельный ремонт авто - СТО АВТО

Есть другой вариант расчета инвертора — по производительности солнечных панелей и емкости аккумуляторов. Он привязывает результат к имеющемуся оборудованию, но оно изначально так же рассчитывалось по суточному потреблению энергии, поэтому оба варианта практически равноценны. На этом расчет солнечной электростанции для дома можно считать завершенным и переходить к непосредственному созданию комплекта.

Выбор готового инвертора, как и в случае с аккумуляторами, производится путем подбора устройства по полученным данным. Рекомендуется выбирать инвертор, обладающий несколько увеличенными показателями на 10-15 %, чтобы компенсировать падение производительности со временем.

Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

Цены панелей и аккумуляторов имеют широкий диапазон, обусловленный множеством вариантов конструкции, мощности и прочих параметров. Однако, рассчитывать расходы следует только по расчетному составу солнечной электростанции, включающему в себя вполне определенные виды оборудования.

Внимание! Приобретение аппаратуры по отдельности нецелесообразно, поскольку в результате можно получить разнородное оборудование, не способное работать в связке. Правильнее приобретать готовые комплексы, составленные из полностью совместимого оборудования.

Начальная стоимость станции составляет 5 тыс. руб. и увеличивается пропорционально мощности, емкости АКБ и прочим возможностям комплекса. Верхнего предела практически не существует, так как количество солнечных панелей может быть бесконечно.

Цены на оборудование

Выводы

Выполнить самостоятельный расчет солнечной станции непросто. Необходимо участие опытного специалиста, или заказ на выполнение проектных работ в специализированной организации. Однако, существует вполне простой и бесплатный вариант — расчет солнечной электростанции для дома онлайн. Используется калькулятор солнечной электростанции, которых немало в сети интернет. Для получения результата надо лишь подставить в соответствующие окошечки программы свои данные и практически мгновенно получить результат. Рекомендуется пару раз продублировать расчет на других сайтах, чтобы использовать среднее значение.

Видео с примером расчета

Расчёт солнечных батарей для задачи

Поскольку солнечные батареи вызывают очень большой интерес (вижу по количеству запросов), а расчёты необходимого количества и вырабатываемой мощности для многих сложны, то попробую более подробно сделать расчёт системы солнечной электростанции для реальной задачи.

Задача звучит так: необходимо обеспечить освещение объекта, работающее от солнечных батарей. Основного питания нет и не ожидается.

Выясняем интересующие нас моменты.

Описание задачи

Время года, когда необходимо освещение (мы помним, что зимой выработка батарей в 10-12 раз ниже, чем летом) — круглый год. Значит, считать систему надо будет по самому темному месяцу, а летом выработка будет в 10 раз больше, чем необходимо.

Расположение объекта (для расчёта количества солнца) — Ленинградская или Московская область.

Максимальная потребляемая мощность. Это то, какая максимально мощность может потребляться. То есть, если в доме обычно горит только одна лампочка, но на 5 минут в день включают чайник, то надо считать по мощности чайника + лампочки. Эта цифра определяет мощность инвертора, создающего 220 вольт из аккумуляторов. Пусть в нашем случае это порядка 300 Вт, то есть, чайник не включается, либо используется постой автомобильный вариант. Но освещение осуществляется светодиодными прожекторами, поэтому надо принять во внимание пусковой ток и то, что нагрузка не резистивная.

Сколько нужно электроэнергии в сутки. Нельзя путать этот параметр с предыдущим. Максимальная мощность измеряется в ваттах и определяет мощность инвертора. А количество электроэнергии измеряется в ватт-часах в единицу времени, для нашего расчёта это сутки. Казалось бы, время и в числителе, и в знаменателе, и можно его сократить, но тогда потеряем физический смысл и удобство понимания этой величины.

Если вам не дают покоя единицы измерения, то вот ещё немного информации. Ток (амперы) — это количество кулонов электроэнергии, прошедшее через провод в единицу времени. В кулонах измеряется как раз количество электричества. Мы к этой единице измерения добавляем (не в прямом смысле) время и напряжение. Мощность — это ток * напряжение. Значит, мощность = кулоны * напряжение / время.

Сказать, что лампочка потребляет (правильно сказать — имеет мощность) 100 ватт — всё равно, что сказать, что она потребляет 100 ватт-часов в час. Или 2400 ватт-часов в сутки.

Мощность осветительных приборов в нашей задаче 280 ватт, потребление 280 ватт-часов. Работает 10 часов в сутки. Значит, наша искомая цифра потребления электричества в сутки — 2800 ватт-часов в сутки.

В романе «Марсианин» (по которому сняли фильм с Мэттом Деймоном в главной роли) герой в своих расчетах назвал единицу измерения «киловатт-час в сол» — пират-ниндзя, сокращённо пн. Рекомендую к прочтению.

Итак, нам нужна выработка после инвертора 2800 ватт-часов в сутки. КПД хорошего инвертора на уровне 92-96%. Потребление в спящем режиме (то есть, потребление платы инвертора) до 5Вт. Итого 120Вт-часов в сутки.

Получается, что нам нужна выработка батарей не 2800, а 3100, чтобы покрыть КПД (нагрев инвертора) и питание самого инвертора. Если бы нагрузка была не 220, а 24 вольта, этих потерь можно было бы избежать.

Читайте также:  Фиат Фулбек 2020 цены, комплектации новинки, фото, видео тест-драйв

Ещё у нас есть такая вещь, как КПД аккумулятора. Все заметили, что когда телефон заряжается, он тёплый или горячий. То есть, часть энергии заряжает аккумулятор, а часть греет телефон. Поскольку освещение нам нужно не днём, а ночью, то мощность надо считать с учётом КПД заряда и разряда аккумулятора. Этот КПД зависит от тока заряда и разряда и типа аккумуляторов, а также от температуры воздуха. Мы возьмём его 75%.

Получается, что нам надо уже 4133 ватт/часа в сутки. Получается, что 32% выдаваемого батареями тока идёт на покрытие потерь. Это печально.

Считаем, что для этого нужно.

Подбор солнечных батарей, контроллера, инвертора

Вводим данные в калькулятор, выбираем 20 батарей по 280 ватт и получаем следующую грустную кривую:

Почему грустную? Потому что летом выработка будет 28 киловатт-часов в сутки, в 7 раз больше, чем нам надо. А зимой даже меньше, чем надо. 12 солнечных батарей дали бы нам необходимую мощность с середины января по конец ноября, удваиваем количество батарей — получаем плюс десяток дней.

Возьмём разумный компромисс. Пусть в декабре и первой половине января свет будет работать не всю ночь, а вдвое меньше — насколько хватит солнечных батарей. Будем считать 12 солнечных панелей по 280 ватт.

Итак, 12 солнечных батарей по 280 ватт.

Суммарная максимальная мощность, которая идёт из батарей — 3360 ватт. То есть, более, чем в 10 раз больше, чем нам нужно для освещения, если бы оно горело напрямую от батарей. Но оно горит от аккумуляторов в тёмное время суток, когда солнца нет, так что ток от батарей сначала заряжает аккумуляторы через контроллер, потом идёт на инвертор, потом уже на освещение.

3360 ватт делим на 48 вольт, получаем ток 70 ампер. Это максимальный ток, который пойдёт от батарей, по нему надо считать контроллер и кабели.

Посчитаем контроллер отечественного производителя КЭС DOMINATOR MPPT 200/100. Максимальный ток 100 ампер (вдруг захотят ещё три батареи добавить). Стоимость 49900 рублей.

Инвертор МАП «Энергия» SIN Pro 48/220В 3.0 КВт. 51500 рублей. Это инвертор минимальной мощности на 48 вольт.

Расчёт аккумуляторов

Итак, нам надо, чтобы в аккумуляторах было запасено примерно 3100 ватт-часов электроэнергии с учётом мощности светильников, КПД инвертора и КПД разряда аккумуляторов. Аккумуляторы 12-вольтовые, так что делим на 12. Получаем 258 ампер-часов. Аккумуляторы разряжаются не до нуля, а до примерно 25%. И со временем их ёмкость падает, надо и это учесть.

Аккумулятора надо 4, мы можем считать, что если возьмём 4 по 100 ампер-часов, то покроем потребность.

Возьмём для расчёта Delta GEL 12100. Стоимость по 19500 рублей за штуку.

Ещё нужно некоторые количество дополнительных элементов системы: УЗИП, предохранители, соединители аккумуляторов, соединители солнечных батарей, кабель для соединения всех компонентов системы, разветвители нескольких типов. Не буду приводить полный список необходимого, но стоимость всего без учёта стеллажа для аккумуляторов и с учётом 50 метров кабеля сечением 4 мм2 составит порядка 20 тысяч рублей.

Если посчитать всё вышеперечисленное получим 356000 рублей.

Всего-навсего несколько светодиодных прожекторов на 280Вт, которые горят 10 часов в сутки. С марта по сентябрь они, очевидно, могут гореть и круглосуточно. К тому же, можно использовать какие-то дополнительные устройства, например, строительный инструмент.

Не претендую на то, что этот расчёт оптимален, можно заменой контроллера и инвертора сэкономить пару десятков тысяч рублей, но общий порядок цены сохранится.

34,231 просмотров всего, 97 просмотров сегодня

Раз, два, три….расчет произвели…

Дата публикации: 10 февраля 2014

  • Ориентировочный расчет
  • Наглядный пример в помощь
  • Деньги любят счет…

Прежде чем приступить к приобретению и монтажу солнечной энергоустановки, нужно точно для себя выяснить:

  • Существует ли необходимость в собственной автономной энергетической системе?
  • Какие задачи должны решаться с помощью солнечных батарей?

И уже, исходя из ответов на поставленные вопросы, принимать решение о покупке солнечных панелей или отказе от них. Следующий шаг – это расчет требуемой мощности. В случае использования солнечных батарей в качестве основного источника энергии показатель мощности будет один, если же Вы хотите использовать систему в качестве резервной – другой.

Первый вариант наиболее дорогостоящий, потребуется большее количество батарей, более емкий аккумулятор и т.д. Второй вариант, наоборот, менее затратный, ведь в этом случае речь идет об ограниченном числе электроприборов, которые Вы будете использовать, например, при отключении электричества. Аварийные ситуации происходят достаточно редко, поэтому даже небольшое число солнечных батарей успеет преобразовать и накопить энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности Вашего дома.

Ориентировочный расчет

Чтобы произвести предварительный расчет требуемой мощности системы, необходимо суммировать мощность потребителей электроэнергии, которые включаются одновременно. Это значение характеризует мощность нагрузки (Pнагр), зная которую вы сможете рассчитать мощность инвертора (Pинв) по формуле: Pинв = 1,2Pнагр. Например, при мощности нагрузки в 1кВт, мощность инвертора должна быть не ниже 1200 Вт. Правильный расчет всех компонентов системы позволит Вам получить максимальную выгоду от ее установки дома и избежать ненужных трат.

Читайте также:  Тойота Ленд Крузер 200 — дизель или бензин — что лучше

Расчет необходимого количества солнечных батарей (N) потребует знание еще нескольких показателей:

  • энергоемкость дома;
  • коэффициент инсоляции для Вашего региона (Кинс.);
  • номинальная мощность солнечных батарей, которые вы планируете использовать (Pном.).

Показателем, характеризующим энергоемкость дома, является среднесуточное потребление (Wср.сут.). Коэффициент инсоляции определяется согласно статистическим данным, которые учитывают продолжительность светового дня, количество пасмурных дней и другие показатели. Данный коэффициент находится по специальным картам солнечной инсоляции, его значения для некоторых городов России, Украины и Белоруссии приведены в таблице 1.

Город Коэффициент солнечной инсоляции, кВтч/м2/день
Янв Фев Март Апр Май Июнь Июль Авг Сент Окт Нояб Дек За год
Москва 0,50 0,94 2,63 3,07 4,69 5,44 5,51 4,26 2,34 1,08 0,56 0,36 2,62
Екатеринбург 0,64 1,50 2,94 4,11 5,11 5,72 5,22 4,06 2,56 1,36 0,72 0,44 2,87
Санкт-Петербург 0,35 1,08 2,36 3,98 5,46 5,78 5,61 4,31 2,60 1,23 0,50 0,20 2,79
Киев 1,69 2,56 3,15 3,49 4,71 4,19 4,48 4,40 3,14 2,44 1,39 1,44 3,09
Ялта 1,27 2,06 3,05 4,30 5,44 5,84 6,20 5,34 4,07 2,67 1,55 1,07 3,57
Харьков 1,19 2,18 3,42 4,48 5,65 5,89 5,83 5,05 3,71 2,24 1,27 0,93 3,49
Минск 0,81 1,64 2,76 3,75 4,94 4,95 4,86 4,32 2,73 1,55 0,82 0,57 2,81
Витебск 0,72 1,50 2,70 3,87 5,20 5,24 5,21 4,24 2,75 1,52 0,80 0,51 2,86
Брест 0,88 1,61 2,69 3,80 5,00 4,97 4,78 4,34 2,86 1,65 0,87 0,68 2,85

Теперь можно произвести расчет:

Определяем выработку энергии одним солнечным модулем в сутки:

Определяем количество солнечных батарей, которое потребуется для энергообеспечения дома:

При расчете среднесуточного потребления не забывайте учитывать возможные потери на заряд/разряд аккумулятора, в среднем это значение принимают за 15-20%. Если Вы планируете использование солнечных батарей в течение всего года, коэффициент инсоляции должен выбираться наименьший за год. Расчет должен производиться не только для солнечных батарей, но и для аккумуляторов, контроллеров заряда, инвертора. Как показывает практика, тщательный расчет показателей энергосистемы, сокращает ее стоимость на 20-30%, а учитывая то, что расходы на приобретение и монтаж солнечных батарей и других элементов значительные, то экономия получается ощутимая.

Наглядный пример в помощь

Для небольшого дачного дома среднесуточное потребление электроэнергии составляет порядка 2-5 кВт*ч, для загородного коттеджа это значение может равняться 10-50 кВт*ч и даже больше. В таблице 1 приведены основные энергопотребители, которые встречаются в каждом доме. На основе представленных данных и произведем расчет.

Энергопотребитель Мощность, Вт Количество Среднесуточное время работы, ч Потребляемая мощность в сутки, кВт*ч
1 Лампа накаливания 100 3 3 0,9
2 Лампа накаливания 60 3 3 0,54
3 Телевизор 150 1 4 0,6
4 Насос 500 1 2 1
5 Холодильник 1000 1 2 2
6 Компьютер 400 1 2 0,8
7 Спутниковая антенна 30 1 4 0,12
ИТОГО: 5,96

Получается, энергоемкость нашего дома составляет 5,96 кВт, а с учетом потерь на разряд/заряд аккумулятора 5,96*1,15=6,854кВт. Допустим, что наш дом находится в Ялте, и мы планируем использовать устанавливаемую солнечную систему в течение всего года, тогда коэффициент инсоляции составит 3,57. Номинальная мощность солнечных батарей, которые мы приобрели, равняется 100 Вт. За сутки один модуль сможет вырабатывать 100*3,57=357 Вт. Вычисляем количество: 6,854/0,6426=19,2, округляем в большую сторону и получаем 20 солнечных батарей смогут обеспечить дом, потребляющий около 6000 Вт*ч/сутки.

Как видно из расчета, наиболее прожорливыми приборами являются лампы накаливания и холодильник. Чтобы снизить энергозатраты рекомендуют:

  1. Заменить лампы накаливания на светодиодные энергосберегающие, потребляя всего 4 Вт они излучают светопоток, аналогичный 90 Вт лампе накаливания.
  2. Если обклеить холодильник пенопластом и отодвинуть от стены на 15 и более сантиметров, это снизит его энергопотребление на 15%.

Деньги любят счет…

Рекомендовано использовать солнечные панели мощностью от 100 до 140 Вт, рассчитанные на работу с 12 В аккумуляторами. Более мощные образцы имеют значительный вес и площадь, что затрудняет их установку и эксплуатацию, а менее мощные модели использовать для среднего дома крайне нецелесообразно. Из этих критериев и будем рассчитывать стоимость.

Модуль, изготовленный из поликристаллического кремния, мощностью в 100 Вт стоит порядка 5000 рублей. В нашем примере количество модулей равняется 20 шт., то есть только на них мы потратим 100 тыс. рублей. К этой сумме нужно прибавить стоимость аккумуляторов, инвертора и креплений для СБ. Для системы, которую мы рассматривали в примере, понадобится 7 аккумуляторов, стоимость одного составляет около 9-10 тыс. рублей, то есть мы потратим еще около 60-70 тыс. рублей. В итоге с учетом затрат на крепления для солнечных батарей, инвертор и другие необходимые элементы получаем сумму в 200 тыс. рублей, именно столько необходимо будет потратить на автономную систему энергоснабжения для дома, потребляющего около 180 кВт в месяц. А дальше уже Вам решать, насколько будет выгодна подобная конструкция из модулей на Вашем загородном участке.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Рассчитываем панели для автономной энергосистемы:

Ссылка на основную публикацию
Характеристики двигателя ЗМЗ-406 лучшее масло, какой ресурс, количество клапанов, мощность, объем, в
Двигатель ЗМЗ 402, технические характеристики и тюнинг ЗМЗ 402 представляет собой доработанную модификацию прошлого поколения двигателя ГАЗ-24Д. Модернизации подверглись все...
Фольксваген Тигуан — причины успеха немецкого кроссовера
Volkswagen tiguan перевод на русский, синонимы, антонимы, произношение, примеры, транскрипция, значе Перевод по словам Volkswagen Beetle - Фольксваген Жук volkswagen...
Фольксваген Тигуан 2019 — фото, все минусы (отзывы владельцев), цены и комплектации, видео тест-драй
Volkswagen Tiguan 2 честный отзыв владельца Проехал на своем Tiguan 2017 3 года и 39 тысяч километров . Впечатления сугубо...
Характеристики китайского аналога Тойоты Ленд Крузера Прадо
Китайцы готовят дешевую копию Land Cruiser 200 На китайском авторынке стоимость внедорожника Land Cruiser 200 никогда не была низкой. Поскольку...
Adblock detector