Cómo calcular la energía del panel solar para su hogar

Creado: 19 diciembre 2019

Muy a menudo, al solicitar la selección de equipos o al elegir una planta de energía solar, los clientes hacen la pregunta: Cómo calcular la potencia y el número de paneles solares y baterías y qué potencia elegir una planta de energía solar. En este artículo trataremos de abordar este tema, y ​​trataré de explicar en un lenguaje sencillo, sin entrar en detalles, cómo hacerlo.

En primer lugar, debe averiguar cuánta electricidad consume por día., esto se puede hacer tomando la lectura promedio mensual del medidor de electricidad y dividiéndola por 30 días. Entonces obtenemos el consumo promedio por día. Por ejemplo, la norma social en RO para dos personas es 234kW, que es aproximadamente 8kWh de electricidad por día. En consecuencia, necesitamos paneles solares para generar la misma cantidad de energía por día.

Cálculo del número de paneles solares y su capacidad.

Desde paneles solares generar energía eléctrica solo durante las horas del día, entonces esto debe tenerse en cuenta en primer lugar, también vale la pena comprender que la producción en días nublados y en invierno se reduce mucho, y puede ser del 10 al 30 por ciento de la potencia del panel. Por simplicidad y conveniencia, calcularemos de abril a octubre, a la hora del día, la producción principal se ejecuta de 9 a.m. a 5 p.m., es decir 7-8 horas al día... En verano, por supuesto, los intervalos serán más largos, desde el amanecer hasta el atardecer, pero durante estas horas la producción será mucho menor que la nominal, por lo que estamos promediando.

Entonces 4 paneles solares con una capacidad de 250W. (1000W en total). Se generarán 8 kWh de energía por día, es decir por mes es de 240 kWh. Pero este es un cálculo ideal, como dijimos anteriormente, en días nublados la salida será menor, por lo que es mejor tomar el 70% de la salida, 240 * 0,7 = 168 kWh. Este es un cálculo promedio sin pérdidas en el inversor y las baterías. Además, este valor se puede utilizar para calcular una planta de energía solar de red donde no se utilizan baterías.

Cálculo de paneles solares.

La potencia requerida de los paneles solares se calcula de acuerdo con el clima de la zona y la intensidad de la radiación en diferentes épocas del año. Los ángulos de inclinación horizontal y verticalmente son de gran importancia en los cálculos. Este indicador es especialmente importante si el sistema solar estará en funcionamiento durante todo el año. La ubicación del equipo también dependerá de esto. Si el ángulo de inclinación no requiere ajustes, los paneles se pueden colocar directamente en el techo del edificio.

La medida más importante es el cálculo de los paneles solares, el número de módulos y su eficiencia. Los datos se toman para el mejor y el peor mes en términos de eficiencia energética. Para los cálculos de insolación estándar se selecciona un área de 1 m2, y para determinar la potencia nominal se requiere una temperatura de 25 ° C, con un flujo luminoso estándar de 1 kW / m2.

La determinación del rendimiento de la batería solar durante el mes se realiza según la siguiente fórmula: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. Sus variables corresponden a los siguientes indicadores:

• Esb: la cantidad de energía generada por la batería.
• Eins es el resultado de una insolación mensual de 1 m2.
• η es el valor de la eficiencia global en la transmisión de corriente a través de conductores.
• Рсб es la potencia nominal del panel solar.
• Rince es el poder de insolación más alto de 1 m2 de la superficie de la Tierra.

Al calcular, es necesario utilizar unidades que sean iguales para todos los indicadores. Normalmente, estos son julios o kilovatios hora. Al calcular la insolación mensual, puede determinar fácilmente la potencia nominal del panel solar necesaria para generar una cantidad mensual de electricidad: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

Cabe señalar que el voltaje en la salida del panel solar será un 15-40% más alto que el voltaje de la batería. Cuando se utilizan controladores baratos, esta diferencia invariablemente se desperdicia. Los modelos modernos más caros pueden reducir esta cifra al 2-5%.

La radiación solar tiene diferentes clasificaciones de potencia, según la temporada y el mes específico. La potencia nominal del panel en sí permanece sin cambios, por lo tanto, la elección correcta del lugar de su instalación es de gran importancia. Usando las fórmulas anteriores, solo se puede determinar un número aproximado de módulos. Para obtener un valor exacto con el margen necesario, se toma el doble de paneles, corregidos por noche, días nublados, nevadas y otros factores que reducen la eficiencia del sistema.

Cálculo de baterías para una planta de energía solar.

A continuación, pasemos al cálculo de la capacidad de la batería para paneles solares. Su cantidad y capacidad debe ser tal que la energía que se almacena en ellos sea suficiente para la hora oscura del día, vale la pena considerar que el consumo de energía eléctrica por la noche es mínimo, comparado con la actividad diurna.

Batería 100Ah almacena aproximadamente 100A * 12V = 1200W. (una bombilla de 100 W funcionará con dicha batería durante 12 horas). Entonces, si consume 2.4 kWh por noche. electricidad, entonces necesita instalar 2 baterías de 100 Ah cada una. (12V), pero aquí debe tenerse en cuenta que no es deseable descargar las baterías al 100%, y mejor no más del 70% -50%. En base a esto, obtenemos que 2 baterías de 100Ah cada una. almacenará 2400 * 0,7 = 1700Wh. Esto es cierto cuando se descarga con pequeñas corrientes, cuando se conectan consumidores potentes, se produce una caída de voltaje y la capacidad realmente disminuye.

Si desea calcular cuánta capacidad de batería se necesita para una batería solar, a continuación se muestra una tabla de correspondencia (para un sistema de 12 V):

• Batería solar 50W. - batería 20-40 A.h.
• 100W. - 50-70 A.h.
• 150W. - 70-100 A.h.
• 200W. - 100-130 A.h.
• 300W. - 150-250 A.h.

Análisis de cálculos

Teniendo en cuenta las condiciones meteorológicas y la potencia nominal de las baterías, podemos concluir que una batería de 400 W en Moscú no será suficiente ni siquiera para soportar el modo de emergencia en verano. Aunque para dar, un exceso del nivel de emergencia del 80% puede considerarse una opción aceptable, especialmente con el funcionamiento intermitente del inversor, pero solo cuando es necesario suministrar electricidad.

Los sistemas de bajo consumo no están diseñados para el suministro eléctrico doméstico las 24 horas, ni siquiera en verano. Dado que la energía en tales sistemas es crítica para el autoconsumo del controlador de carga y el inversor. En invierno, la potencia del colector solar no será suficiente para el funcionamiento de todos los aparatos eléctricos del hogar, pero en verano es bastante aceptable que el suministro eléctrico sea ininterrumpido.

Capacidades de la batería a partir de cálculos de energía para Moscú:

• 500 W: proporciona un mínimo de emergencia del 80% desde mayo hasta finales de agosto;
• 600 W - mediados de marzo - septiembre;
• 800 W: cuando se excede el nivel de emergencia (excepto diciembre y enero), proporciona voltaje de marzo a septiembre;
• 1 kW: proporciona un consumo básico de electricidad durante casi todo el año, pero en invierno (diciembre y enero), la energía puede no ser suficiente;
• 1,2 kW: proporciona un modo moderado en julio, de marzo a septiembre, el modo de consumo de energía básico. El mínimo de emergencia cae en el período de noviembre a enero;
• 2 kW: mantiene un modo cómodo o cercano en el período de mayo a agosto y básico de febrero a agosto. Pero en los meses largos y oscuros, esta capacidad de colector solar puede no ser suficiente;
• 3,2 kW: proporciona un modo cómodo para todos los días largos y durante todo el año le permite contar con un mínimo de emergencia;
• 5,3 kW - baterías de potencia nominal, que permiten un uso casi ilimitado de electricidad en el período de mayo a agosto y durante todo el año en modo básico;
• 8 kW: la potencia de la batería solar, que garantiza el uso de electricidad durante todo el año en un modo moderado;
• 13,5 kW: cómodo modo de consumo de energía durante todo el año.

Pérdidas y potencia del inversor

Ahora, en cuanto al inversor, también tiene su propia eficiencia y esto es alrededor del 75-90%, es decir, Todos los valores obtenidos de producción y reserva de energía se pueden atribuir a estos porcentajes. Como resultado, es mejor tomar una reserva doble de capacidad para baterías, por lo que con un consumo de 2400Wh por noche, instale 4 baterías con una capacidad de 100Ah. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. La potencia del inversor muestra la carga nominal que se le puede conectar., es decir, el número y tipo de electrodomésticos.

Como resultado, obtenemos una planta de energía solar de 2,5 kW:

1. Paneles solares 4pcs. 250W cada uno. Generación por mes 170-240 kWh (36 mil rublos)
2. Batería 100Ah cada uno. 4 cosas. almacenar hasta 4800 vatios. (Baterías AGM 50 mil rublos)
3. Inversor 2,4 kW de potencia nominal del equipo conectado (27 mil)

Total 113 mil rublos. para un conjunto de equipos.

Carga máxima y consumo medio de energía

Por el momento, no todo el mundo puede permitirse instalar una subestación de energía solar en su casa de campo. Sin embargo, al planificar su instalación, primero debe averiguar qué carga máxima se debe esperar cuando se encienden los electrodomésticos, así como qué cantidad promedio de electricidad consumen por día.

El nivel de carga máximo se determina en función de la potencia máxima de todos los electrodomésticos de la casa, de modo que cuando varios de ellos se encienden al mismo tiempo, el sistema de la casa puede hacer frente a la carga.

Para determinar el consumo promedio diario de cada uno de los dispositivos, su potencia debe multiplicarse por el tiempo de funcionamiento de la red por día. Y el consumo total de energía se obtiene sumando la energía de todos los electrodomésticos de la casa.

La determinación de las cifras generales de consumo de energía le permitirá planificar el uso eficiente de la energía solar generada por paneles solares. Además, las cifras obtenidas permiten calcular la potencia de los paneles solares para el hogar, con el fin de saber qué batería necesitarás comprar. La capacidad de la batería afecta directamente su costo.

Potencia de electrodomésticos, consumo de electricidad.

Ahora bien, en cuanto a los consumidores y su capacidad, aquí están los principales:

• Televisión led - 50-150W.
• Refrigerador clase A - 100-300W. (solo cuando el compresor está funcionando)
• Computadora portátil - 20-50W
• Lampara ahorradora de energia - 30W, LED 3-9W
• Caldera mural (electrónica + bomba incorporada) - 70-130W.
• Enrutador - 10-20W.
• Aire acondicionado 9 - 700-900W.
• Correo electrónico Pava - 1500W.
• Microondas - 500-700W.
• Lavadora - 600 - 900W.
• DVR + 4 cámaras - 30-50W.

Todas las potencias están indicadas por hora de funcionamiento del dispositivo., debe tenerse en cuenta que la mayoría de los dispositivos funcionan por poco tiempo, el hervidor se calienta durante 5 minutos, el refrigerador se enciende cada 2-3 horas durante una hora para mantener el ritmo. La bomba de la caldera también funciona mientras se mantiene la temperatura del refrigerante. También puede calcular otros dispositivos de acuerdo con este principio.

Qué se incluye en el kit del sistema solar

Para obtener corriente, no es suficiente comprar paneles solares y conectarlos. El sistema solar consta de muchos dispositivos técnicos igualmente importantes, gracias a los cuales se crea el efecto deseado. Entonces, para que su hogar tenga electricidad de origen amigable con el medio ambiente, además de los paneles solares, deberá comprar 6 elementos básicos más del sistema, a saber:

• generador;
• inversor;
• batería;
• controlador de carga solar;
• consumidor 230V;
• caja de conexión.

Por lo tanto, antes de comenzar a diseñar la instalación y colocación de un sistema fotovoltaico, debe comprender que esto es mucho más costoso que comprar paneles solares por sí solos.La vida útil y la eficiencia de los elementos seleccionados dependerán del número de módulos, clase y firma del fabricante. Las características técnicas correctamente seleccionadas, la confiabilidad del dispositivo y la ubicación de los paneles solares serán la clave para un rendimiento y durabilidad de alta calidad.

Calcular la cantidad de baterías para el hogar

Para calcular cuántas baterías necesita para su hogar, debe estimar los valores de varios parámetros clave. Veamos todo en orden.

Cálculo del consumo de energía

Para calcular el número requerido de paneles, debe comenzar haciendo una lista de todos los aparatos eléctricos y su tiempo de funcionamiento, teniendo en cuenta la potencia. Solo después de elaborar una descripción técnica del sistema, puede calcular la demanda total de la casa, que es un paso obligatorio para calcular la cantidad de paneles solares. La siguiente tabla muestra los valores de los aparatos eléctricos individuales para ayudarlo a calcular.

Para calcular correctamente el costo de la electricidad en su hogar, dependiendo de la cantidad de dispositivos, puede ver la potencia de cada dispositivo individual en su documentación técnica o en Internet en el sitio web del fabricante.

Una vez que haya calculado, debe corregir los valores, ya que la batería solar toma el 100% de corriente continua, que se convierte en corriente alterna con la ayuda del inversor, como resultado de lo cual se pierde hasta el 20% del voltaje. . También debe tener en cuenta el hecho de que la potencia de arranque de cualquier dispositivo eléctrico es varias veces mayor que la indicada en el pasaporte, por lo tanto, al calcular la electricidad total consumida, debe dejar un error que será utilizado por el inversor para los primeros segundos cuando se inicia el dispositivo. Si hay muchos dispositivos tan poderosos en la casa y pueden encenderse al mismo tiempo, entonces es mejor proporcionar un encendido por separado para comenzar.

Determinar la cantidad de energía del sol en un área específica.

La cantidad de energía generada por los paneles solares depende de la región y la radiación solar. Dichos indicadores no se pueden calcular ni medir de forma independiente, para ello debe comunicarse con la estación hidrometeorológica o el libro de referencia para obtener datos. Se puede encontrar en Internet, basta con indicar en la búsqueda su ciudad y la definición de radiación solar. Después de recopilar la información necesaria, debe utilizar la siguiente fórmula para determinar la cantidad de energía:

Radiación solar media anual: kW * h / m2 / día

Dado que el sol brilla en diferentes épocas del año con diferentes niveles de radiación, es recomendable calcular su valor en base a los indicadores para todo el año, es decir, utilizar el valor medio, por supuesto, si se quiere utilizar paneles solares. todo el año. Según los datos calculados, puede determinar el número y la potencia del módulo solar. Por ejemplo, considere los valores de Moscú, terraplén de Kotelnicheskaya, latitud 55,7.

Estos indicadores aproximados y la fórmula anterior le permiten realizar los cálculos más precisos para la selección de la potencia y el número de paneles solares, sin embargo, excepto en aquellos casos en los que hay un período extremadamente largo de tiempo lluvioso o nublado.

Calcular la cantidad de baterías

Con base en los valores dados anteriormente para el consumo de energía de los aparatos eléctricos, así como el nivel de radiación solar, puede determinar la cantidad correcta de paneles solares para proporcionar electricidad a su hogar.Entonces, tomamos el valor de la radiación de la tabla para el mes o período que le interesa, y luego lo dividimos por 1000. El valor resultante se llama pico-horas, en 1000 W / m2. Y el módulo solar, a su vez, genera tal cantidad de energía, donde Pw es la potencia, E es el valor de insolación para el período seleccionado, k es un coeficiente igual a 0.5 en verano y 0.7 en invierno:

W = k Pw E / 1000

El factor W corrige la pérdida de potencia no solo consumida por el inversor o la brecha de arranque cuando se apagan los aparatos eléctricos, sino también la incidencia oblicua de los haces que varía a lo largo del día. La fórmula anterior y la cantidad requerida de energía consumida en la casa (calculada previamente) le permiten determinar la potencia total del módulo y, por lo tanto, comprender cuántos paneles solares necesita proporcionar por completo. Hoy en día, las baterías se presentan con una capacidad de 50 W o más. El generador se puede utilizar para ajustar el valor requerido.

Es muy importante no seleccionar paneles solares de extremo a extremo según la potencia calculada, por ejemplo, si el consumo energético medio de una casa es de 68W, no conviene comprar un módulo con una potencia de 70W, es mejor compre dos paneles de 50W o use electricidad solar parcialmente, y no para uso permanente. Pero los expertos aconsejan que si ya ha abordado una pregunta como proporcionar una casa con una corriente ecológica, entonces es mejor calcular el indicador en exceso.