Как рассчитать мощность солнечной электростанции для дома

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.

Читайте также:  Как почистить ключи от ржавчины

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.

    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.

    Читайте также:  Как легко пережить климакс

    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.

    Читайте также:  Как проверить датчик температуры стиральной машины мультиметром

    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.

    Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь
    2.27 5.32 8.77 10.89 12.59 12.49 12.46 11.19 8.32 5.02 3.02 1.55

    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.

    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 это будет 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.

    Оставьте первый комментарий

    Оставить комментарий

    Ваш электронный адрес не будет опубликован.


    *