كيف تحسب طاقة الألواح الشمسية لمنزلك

تاريخ الإنشاء: 19 ديسمبر 2019

في كثير من الأحيان ، عند التقدم بطلب لاختيار المعدات أو عند اختيار محطة للطاقة الشمسية ، يطرح العملاء السؤال التالي: كيفية حساب الطاقة وعدد الألواح الشمسية والبطاريات وما هي الطاقة لاختيار محطة للطاقة الشمسية. سنحاول في هذا المقال التعامل مع هذه المشكلة ، وسأحاول أن أشرح بلغة بسيطة ، دون الخوض في التفاصيل ، كيفية القيام بذلك.

بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى معرفة مقدار الكهرباء التي تستهلكها يوميًا.يمكن عمل ذلك بأخذ متوسط ​​قراءات عداد الكهرباء الشهرية وتقسيمها على 30 يومًا. لذلك نحصل على متوسط ​​الاستهلاك يوميًا. على سبيل المثال ، القاعدة الاجتماعية في التناضح العكسي لشخصين هي 234 كيلوواط ، أي حوالي 8 كيلو واط ساعي من الكهرباء في اليوم. وفقًا لذلك ، نحتاج إلى الألواح الشمسية لتوليد نفس الكمية من الطاقة يوميًا.

حساب عدد الألواح الشمسية وسعتها

منذ الألواح الشمسية توليد الطاقة الكهربائية فقط خلال ساعات النهار، إذن يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار أولاً وقبل كل شيء ، من المفيد أيضًا أن نفهم أن الإنتاج في الأيام الملبدة بالغيوم وفي الشتاء ينخفض ​​كثيرًا ، ويمكن أن يكون 10-30 في المائة من طاقة الألواح. للبساطة والراحة ، سنحسب من أبريل إلى أكتوبر ، بحلول الوقت من اليوم ، يبدأ الإنتاج الرئيسي من 9 صباحًا إلى 5 مساءً ، أي 7-8 ساعات في اليوم... في الصيف ، ستكون الفواصل الزمنية أطول بالطبع ، من شروق الشمس إلى غروبها ، ولكن خلال هذه الساعات سيكون الناتج أقل بكثير من الاسمي ، لذلك نحن نحسب المتوسط.

إذن 4 ألواح شمسية بقدرة 250 وات. (إجمالي 1000 واط). سيتم توليد 8 كيلو واط ساعة من الطاقة يوميًا ، أي في الشهر 240 كيلو واط ساعة. لكن هذا حساب مثالي ، كما قلنا أعلاه ، في الأيام الملبدة بالغيوم سيكون الناتج أقل ، لذلك من الأفضل أن تأخذ 70٪ من الناتج ، 240 * 0.7 = 168 كيلو وات ساعة. هذا حساب متوسط ​​بدون خسائر في العاكس والبطاريات. أيضًا ، يمكن استخدام هذه القيمة لحساب محطة طاقة شمسية للشبكة حيث لا يتم استخدام البطاريات.

حساب الألواح الشمسية

يتم حساب الطاقة المطلوبة للألواح الشمسية وفقًا للطقس في المنطقة وشدة الإشعاع في أوقات مختلفة من العام. زوايا الميل أفقيًا وعموديًا لها أهمية كبيرة في الحسابات. هذا المؤشر مهم بشكل خاص إذا كان النظام الشمسي سيعمل على مدار السنة. سيعتمد موقع المعدات أيضًا على هذا. إذا كانت زاوية الميل لا تتطلب تعديلات ، فيمكن وضع الألواح مباشرة على سطح المبنى.

المقياس الأكثر أهمية هو حساب الألواح الشمسية وعدد الوحدات وكفاءتها. يتم أخذ البيانات لأفضل وأسوأ شهر من حيث كفاءة الطاقة. لحسابات التشمس القياسي ، يتم تحديد مساحة 1 م 2 ، ولتحديد الطاقة الاسمية ، يلزم الحصول على درجة حرارة 25 درجة مئوية ، مع تدفق ضوئي قياسي قدره 1 كيلو واط / م 2.

يتم تحديد أداء البطارية الشمسية خلال الشهر وفقًا للصيغة التالية: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. متغيراته تتوافق مع المؤشرات التالية:

• Esb - كمية الطاقة التي تولدها البطارية.
• Eins هو نتيجة تشمس شهري بمساحة 1 م 2.
• η هي قيمة الكفاءة الكلية في نقل التيار عبر الموصلات.
• Рсб هي الطاقة المقدرة للوحة الشمسية.
• Rince هي أعلى قوة تشمس تبلغ 1 م 2 من سطح الأرض.

عند الحساب ، من الضروري استخدام الوحدات المتماثلة لجميع المؤشرات. عادةً ما تكون هذه جول أو كيلو وات / ساعة. من خلال حساب التشمس الشهري ، يمكنك بسهولة تحديد الطاقة الاسمية للوحة الشمسية المطلوبة لتوليد كمية شهرية من الكهرباء: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

وتجدر الإشارة إلى أن الجهد عند خرج الألواح الشمسية سيكون 15-40٪ أعلى من جهد البطارية. عند استخدام وحدات تحكم رخيصة ، فإن هذا الاختلاف يذهب سدى. يمكن للنماذج الحديثة الأكثر تكلفة تقليل هذا الرقم إلى 2-5 ٪.

تختلف معدلات الطاقة للإشعاع الشمسي حسب الموسم والشهر المحدد. تظل القوة الاسمية للوحة نفسها دون تغيير ، وبالتالي ، فإن الاختيار الصحيح لمكان تركيبها له أهمية كبيرة. باستخدام الصيغ أعلاه ، يمكن تحديد عدد تقريبي فقط من الوحدات. للحصول على قيمة دقيقة بالهامش المطلوب ، يتم أخذ ضعف عدد الألواح وتصحيحها ليلاً ، والأيام الملبدة بالغيوم ، وتساقط الثلوج وعوامل أخرى تقلل من كفاءة النظام.

حساب البطاريات لمحطة الطاقة الشمسية

بعد ذلك ، دعنا ننتقل إلى حساب سعة البطارية للألواح الشمسية. يجب أن يكون عددهم وسعتهم بحيث تكون الطاقة المخزنة فيها كافية للوقت المظلم من النهار ، يجدر النظر في أن استهلاك الكهرباء في الليل يكون ضئيلاً مقارنة بالنشاط النهاري.

بطارية 100Ah يخزن ما يقرب من 100A * 12V = 1200W. (ستعمل لمبة 100 وات من هذه البطارية لمدة 12 ساعة). لذلك إذا كنت تستهلك 2.4 كيلو واط ساعة في الليلة. الكهرباء ، فأنت بحاجة إلى تركيب بطاريتين كل منهما 100 أمبير. (12 فولت) ، ولكن هنا يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه من غير المرغوب فيه تفريغ البطاريات بنسبة 100٪ ، والأفضل ألا تزيد عن 70٪ -50٪. بناءً على ذلك ، نحصل على بطاريتين سعة كل منهما 100 أمبير. سيخزن 2400 * 0.7 = 1700Wh. هذا صحيح عند التفريغ بتيارات منخفضة ، عند توصيل مستهلكين أقوياء ، يحدث انخفاض في الجهد وتنخفض السعة بالفعل.

إذا كنت تريد حساب سعة البطارية المطلوبة لبطارية شمسية ، يوجد أدناه جدول مراسلات (لنظام 12 فولت):

• بطارية شمسية 50 وات. - بطارية 20-40 أمبير.
• 100 واط. - 50-70 هـ.
• 150 واط. - 70-100 هـ.
• 200 واط. - 100-130 هـ.
• 300 واط. - 150-250 هـ.

تحليل الحسابات

مع الأخذ في الاعتبار الظروف الجوية والقوة الاسمية للبطاريات ، يمكننا أن نستنتج أن بطارية 400 واط في موسكو لن تكون كافية حتى لدعم وضع الطوارئ في الصيف. على الرغم من العطاء ، يمكن اعتبار زيادة مستوى الطوارئ بنسبة 80 ٪ خيارًا مقبولًا ، خاصة مع التشغيل المتقطع للعاكس ، ولكن فقط عندما يكون ذلك ضروريًا لتزويد الكهرباء.

لم يتم تصميم أنظمة الطاقة المنخفضة لتزويد الطاقة المحلية على مدار الساعة ، حتى في فصل الصيف. نظرًا لأن الطاقة في هذه الأنظمة ضرورية للاستهلاك الذاتي لوحدة التحكم في الشحن والعاكس. في فصل الشتاء ، لن تكون طاقة المجمع الشمسي كافية لتشغيل جميع الأجهزة الكهربائية في المنزل ، ولكن في الصيف من المقبول تمامًا عدم انقطاع التيار الكهربائي.

قدرات البطارية من حسابات الطاقة لموسكو:

• 500 وات - تعطي حدًا طارئًا بحد أدنى 80٪ من مايو إلى نهاية أغسطس ؛
• 600 وات - منتصف مارس - سبتمبر ؛
• 800 واط - عند تجاوز مستوى الطوارئ (باستثناء ديسمبر ويناير) ، فإنه يوفر الجهد من مارس إلى سبتمبر ؛
• 1 كيلوواط - يوفر الاستهلاك الأساسي للكهرباء طوال العام تقريبًا ، ولكن في الشتاء (ديسمبر ويناير) ، قد لا تكون الطاقة كافية ؛
• 1.2 كيلو واط - يوفر وضعًا معتدلًا في يوليو ، في مارس - سبتمبر وضع استهلاك الطاقة الأساسي. يقع الحد الأدنى للطوارئ في الفترة من نوفمبر إلى يناير ؛
• 2 كيلوواط - يحافظ على وضع مريح ، أو قريب منه في الفترة من مايو إلى أغسطس وأساسي من فبراير إلى أغسطس. ولكن في الأشهر الطويلة والمظلمة ، قد لا تكون سعة تجميع الطاقة الشمسية كافية ؛
• 3.2 كيلوواط - يوفر وضعًا مريحًا لجميع الأيام الطويلة ويسمح لك بالاعتماد على الحد الأدنى من الطوارئ على مدار العام ؛
• 5.3 كيلوواط - بطاريات ذات سعة اسمية ، تتيح استخدامًا غير محدود تقريبًا للكهرباء في الفترة من مايو إلى أغسطس وعلى مدار العام في الوضع الأساسي ؛
• 8 كيلو واط - طاقة البطارية الشمسية ، والتي تضمن استخدام الكهرباء على مدار السنة في وضع معتدل ؛
• 13.5 كيلو واط - وضع استهلاك طاقة مريح على مدار العام.

قوة العاكس والخسائر

الآن ، بالنسبة للعاكس ، فإن له أيضًا كفاءته الخاصة ، والتي تبلغ حوالي 75-90 ٪ ، أي يمكن أن تعزى جميع القيم التي تم الحصول عليها لإنتاج الطاقة والاحتياطي إلى هذه النسب المئوية. نتيجة لذلك ، من الأفضل أخذ احتياطي مزدوج من سعة البطاريات ، لذلك مع استهلاك 2400 وات في الساعة في الليلة ، قم بتركيب 4 بطاريات بسعة 100 أمبير. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. تُظهر قوة العاكس الحمولة المقدرة التي يمكن توصيلها به.، أي عدد ونوع الأجهزة المنزلية.

نتيجة لذلك ، حصلنا على محطة طاقة شمسية بقدرة 2.5 كيلو وات:

1. الألواح الشمسية 4 قطع. 250W لكل منهما. التوليد شهريا 170-240 كيلوواط ساعة (36 ألف روبل)
2. بطارية 100Ah لكل منهما. 4 أشياء. تخزين ما يصل إلى 4800 واط. (بطاريات AGM 50 ألف روبل).
3. العاكس 2.4 كيلوواط الطاقة المقدرة للمعدات المتصلة (27 ألف)

إجمالي 113 ألف روبل. لمجموعة من المعدات.

الحمولة القصوى ومتوسط ​​استهلاك الطاقة

في الوقت الحالي ، لا يستطيع الجميع تركيب محطة فرعية تعمل بالطاقة الشمسية في منزلهم الريفي. ومع ذلك ، عند التخطيط لتركيبها ، فأنت بحاجة أولاً إلى معرفة حمولة الذروة التي يجب توقعها عند تشغيل الأجهزة المنزلية ، وكذلك متوسط ​​كمية الكهرباء التي تستهلكها في اليوم.

يتم تحديد مستوى الحمل الأقصى بناءً على الطاقة القصوى لجميع الأجهزة الكهربائية في المنزل ، بحيث عند تشغيل العديد منها في نفس الوقت ، يمكن للنظام في المنزل التعامل مع الحمل.

لتحديد متوسط ​​الاستهلاك اليومي لكل جهاز ، يجب مضاعفة طاقته في وقت التشغيل من الشبكة يوميًا. ويمكن الحصول على إجمالي استهلاك الطاقة من خلال جمع الطاقة من جميع الأجهزة في المنزل.

سيسمح لك تحديد مقاييس استهلاك الطاقة الإجمالية بالتخطيط للاستخدام الفعال للطاقة الشمسية الناتجة عن الألواح الشمسية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأرقام التي تم الحصول عليها تجعل من الممكن حساب قوة الألواح الشمسية للمنزل ، من أجل معرفة البطارية التي ستحتاج إلى شرائها. تؤثر سعة البطارية بشكل مباشر على تكلفتها.

طاقة الأجهزة المنزلية واستهلاك الكهرباء

الآن ، فيما يتعلق بالمستهلكين وقدرتهم ، إليك أهمها:

• تلفزيون LED - 50-150 واط.
• ثلاجة فئة أ - من 100 إلى 300 واط. (فقط عند تشغيل الضاغط)
• دفتر - 20-50 واط
• مصباح توفير الطاقة - 30 واط، يؤدى 3-9 وات
• غلاية مثبتة على الحائط (إلكترونيات + مضخة مدمجة) - 70-130 واط.
• جهاز التوجيه - 10-20 واط.
• مكيف 9 - 700-900 واط.
• بريد الالكتروني غلاية - 1500 واط.
• الميكروويف - 500-700 واط.
• غسالة - 600-900 واط.
• DVR + 4 كاميرات - 30-50 واط.

يشار إلى جميع القوى لكل ساعة تشغيل للجهازيجب ألا يغيب عن البال أن معظم الأجهزة تعمل لفترة قصيرة ، يتم تسخين الغلاية لمدة 5 دقائق ، ويتم تشغيل الثلاجة كل 2-3 ساعات لمدة ساعة للحفاظ على الوتيرة. تعمل مضخة الغلاية أيضًا مع الحفاظ على درجة حرارة المبرد. يمكنك أيضًا حساب الأجهزة الأخرى وفقًا لهذا المبدأ.

ما هو مدرج في مجموعة النظام الشمسي

للحصول على التيار ، لا يكفي شراء الألواح الشمسية وربطها. يتكون النظام الشمسي من العديد من الأجهزة التقنية التي لا تقل أهمية ، والتي بفضلها يتم إنشاء التأثير المطلوب. لذلك ، لكي تحصل منزلك على كهرباء ذات منشأ صديق للبيئة ، بالإضافة إلى الألواح الشمسية ، ستحتاج إلى شراء 6 عناصر أساسية أخرى للنظام ، وهي:

• مولد كهرباء؛
• العاكس.
• البطارية؛
• جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية
• 230V المستهلك
• صندوق التوصيل.

لذلك ، قبل أن تبدأ في تصميم تركيب ووضع النظام الكهروضوئي ، يجب أن تفهم أن هذا أغلى بكثير من شراء الألواح الشمسية وحدها.تعتمد مدة خدمة وكفاءة العناصر المختارة على عدد الوحدات والفئة والشركة المصنعة. ستكون الخصائص التقنية المختارة بشكل صحيح وموثوقية الجهاز وموقع الألواح الشمسية هي مفتاح الأداء العالي الجودة والمتانة.

حساب عدد البطاريات للمنزل

لحساب عدد البطاريات التي تحتاجها لمنزلك ، تحتاج إلى تقدير قيم العديد من المعلمات الرئيسية. دعونا نلقي نظرة على كل شيء بالترتيب.

حساب استهلاك الطاقة

لحساب العدد المطلوب من اللوحات ، عليك أن تبدأ بإعداد قائمة بجميع الأجهزة الكهربائية ووقت تشغيلها ، مع مراعاة الطاقة. فقط بعد وضع وصف تقني للنظام ، يمكنك حساب إجمالي الطلب على المنزل ، وهي خطوة إلزامية لحساب عدد الألواح الشمسية. يوضح الجدول أدناه قيم الأجهزة الكهربائية الفردية لمساعدتك في الحساب.

من أجل حساب تكلفة الكهرباء في منزلك بشكل صحيح ، اعتمادًا على عدد الأجهزة ، يمكنك رؤية قوة كل جهاز فردي في وثائقه الفنية أو على الإنترنت على موقع الشركة المصنعة.

بعد أن تقوم بالحساب ، تحتاج إلى تصحيح القيم ، حيث أن البطارية الشمسية تستهلك تيارًا مباشرًا بنسبة 100٪ ، والذي يتم تحويله إلى تيار متناوب بمساعدة العاكس ، ونتيجة لذلك يتم فقد ما يصل إلى 20٪ من الجهد. . يجب أيضًا مراعاة حقيقة أن طاقة البدء لأي جهاز كهربائي أعلى بعدة مرات من تلك المذكورة في جواز السفر ، لذلك عند حساب إجمالي الكهرباء المستهلكة ، عليك ترك خطأ سيستخدمه العاكس من أجل الثواني القليلة الأولى عند بدء تشغيل الجهاز. إذا كان هناك العديد من هذه الأجهزة القوية في المنزل ويمكن تشغيلها في نفس الوقت ، فمن الأفضل توفير تشغيل منفصل لبدء التشغيل.

تحديد كمية الطاقة من الشمس في منطقة معينة

تعتمد كمية الطاقة التي تولدها الألواح الشمسية على المنطقة والإشعاع الشمسي. لا يمكن حساب هذه المؤشرات أو قياسها بشكل مستقل ، لذلك تحتاج إلى الاتصال بمحطة الأرصاد الجوية المائية أو الكتاب المرجعي للحصول على البيانات. يمكن العثور عليه على الإنترنت ، ويكفي أن تشير في البحث إلى مدينتك وتعريف الإشعاع الشمسي. بعد جمع المعلومات اللازمة ، تحتاج إلى استخدام الصيغة التالية لتحديد كمية الطاقة:

متوسط ​​الإشعاع الشمسي السنوي: kW * h / m2 / day

نظرًا لأن الشمس تشرق في أوقات مختلفة من العام بمستويات مختلفة من الإشعاع ، فمن المستحسن حساب قيمتها بناءً على مؤشرات العام بأكمله ، أي استخدام متوسط ​​القيمة ، بالطبع ، إذا كنت تريد استخدام الألواح الشمسية على مدار السنة. بناءً على البيانات المحسوبة ، يمكنك تحديد عدد وقوة الوحدة الشمسية. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك قيم موسكو ، جسر Kotelnicheskaya ، خط العرض 55.7.

تتيح لك هذه المؤشرات التقريبية والصيغة أعلاه إجراء الحسابات الأكثر دقة لاختيار الطاقة وعدد الألواح الشمسية ، مع ذلك ، باستثناء تلك الحالات التي يكون فيها الطقس ممطرًا أو غائمًا لفترة طويلة جدًا.

حساب عدد البطاريات

بناءً على القيم المحددة مسبقًا لاستهلاك الطاقة للأجهزة الكهربائية ، بالإضافة إلى مستوى الإشعاع الشمسي ، يمكنك تحديد الكمية المناسبة من الألواح الشمسية لتوفير الكهرباء لمنزلك.لذلك ، نأخذ قيمة الإشعاع من الجدول للشهر أو الفترة التي تهمك ، وبعد ذلك نقسمها على 1000. وتسمى القيمة الناتجة ساعات بيكو ، في 1000 واط / م 2. والوحدة الشمسية ، بدورها ، تولد مثل هذه الكمية من الطاقة ، حيث Pw هي الطاقة ، E هي قيمة التشمس للفترة المحددة ، k هو معامل يساوي 0.5 في الصيف و 0.7 في الشتاء:

W = k Pw E / 1000

يصحح عامل W فقدان الطاقة ليس فقط الذي يستهلكه العاكس أو فجوة البداية عند إيقاف تشغيل الأجهزة الكهربائية ، ولكن أيضًا الوقوع المائل للحزم التي تختلف على مدار اليوم. تسمح لك الصيغة أعلاه والكمية المطلوبة من الطاقة المستهلكة في المنزل (المحسوبة مسبقًا) بتحديد إجمالي الطاقة للوحدة وبالتالي فهم عدد الألواح الشمسية التي تحتاج إلى توفيرها بالكامل. يتم تقديم بطاريات اليوم بسعة 50 واط وما فوق. يمكن استخدام المولد لضبط القيمة المطلوبة.

من المهم جدًا عدم تحديد الألواح الشمسية من طرف إلى طرف وفقًا للطاقة المحسوبة ، على سبيل المثال ، إذا كان متوسط ​​استهلاك الطاقة للمنزل 68 وات ، فلا يجب عليك شراء وحدة واحدة بقوة 70 وات ، فمن الأفضل شراء لوحتين بقدرة 50 وات أو استخدام الكهرباء الشمسية جزئيًا وليس للاستخدام الدائم. لكن ينصح الخبراء أنه إذا كنت قد تناولت بالفعل مثل هذا السؤال مثل تزويد المنزل بتيار بيئي ، فمن الأفضل حساب المؤشر الزائد.