Comment calculer la puissance des panneaux solaires pour votre maison

Création: 19 décembre 2019

Très souvent, lors de la demande de sélection d'équipement ou lors du choix d'une centrale solaire, les clients se posent la question: Comment calculer la puissance et le nombre de panneaux solaires et de batteries et quelle puissance choisir une centrale solaire. Dans cet article, nous essaierons de traiter ce problème, et j'essaierai d'expliquer dans un langage simple, sans entrer dans les détails, comment procéder.

Tout d'abord, vous devez savoir combien d'électricité vous consommez par jour., cela peut être fait en prenant la lecture mensuelle moyenne du compteur d'électricité et en la divisant par 30 jours. Nous obtenons donc la consommation moyenne par jour. Par exemple, la norme sociale en RO pour deux personnes est de 234 kW, soit environ 8 kWh d'électricité par jour. En conséquence, nous avons besoin de panneaux solaires pour générer la même quantité d'énergie par jour.

Calcul du nombre de panneaux solaires et de leur capacité

Depuis les panneaux solaires produire de l'énergie électrique uniquement pendant les heures de clarté, alors cela doit être pris en compte tout d'abord, il convient également de comprendre que la sortie par temps nuageux et en hiver est très réduite et peut représenter 10 à 30% de la puissance du panneau. Pour plus de simplicité et de commodité, nous calculerons d'avril à octobre, à l'heure de la journée, la production principale se déroule de 9 h à 17 h, soit 7 à 8 heures par jour... En été, les intervalles seront bien sûr plus longs, du lever au coucher du soleil, mais pendant ces heures, le rendement sera bien inférieur au nominal, nous faisons donc la moyenne.

Soit 4 panneaux solaires d'une capacité de 250W. (1000 W au total). 8 kWh d'énergie seront générés par jour, soit par mois, il est de 240 kWh. Mais c'est un calcul idéal, comme nous l'avons dit ci-dessus, les jours nuageux, la sortie sera moindre, il est donc préférable de prendre 70% de la sortie, 240 * 0,7 = 168 kWh. Il s'agit d'un calcul moyen sans pertes dans l'onduleur et les batteries. En outre, cette valeur peut être utilisée pour calculer une centrale solaire en réseau où les batteries ne sont pas utilisées.

Calcul des panneaux solaires

La puissance requise des panneaux solaires est calculée en fonction de la météo dans la région et de l'intensité du rayonnement à différentes périodes de l'année. Les angles d'inclinaison horizontalement et verticalement sont d'une grande importance dans les calculs. Cet indicateur est particulièrement important si le système solaire fonctionne toute l'année. L'emplacement de l'équipement en dépendra également. Si l'angle d'inclinaison ne nécessite pas de réglage, les panneaux peuvent être placés directement sur le toit du bâtiment.

La mesure la plus importante est le calcul des panneaux solaires, le nombre de modules et leur efficacité. Les données sont prises pour le meilleur et le pire mois en termes d'efficacité énergétique. Pour les calculs d'ensoleillement standard, une surface de 1 m2 est sélectionnée et pour déterminer la puissance nominale, une température de 25 ° C est nécessaire, avec un flux lumineux standard de 1 kW / m2.

La détermination des performances de la batterie solaire au cours du mois est effectuée selon la formule suivante: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. Ses variables correspondent aux indicateurs suivants:

• Esb - la quantité d'énergie générée par la batterie.
• Eins est le résultat d'une insolation mensuelle de 1 m2.
• η est la valeur de l'efficacité globale de la transmission du courant à travers les conducteurs.
• Рсб est la puissance nominale du panneau solaire.
• Rince est la puissance d'insolation la plus élevée de 1 m2 de la surface de la Terre.

Lors du calcul, il est nécessaire d'utiliser des unités identiques pour tous les indicateurs. En règle générale, ce sont des joules ou des kilowattheures. En calculant l'insolation mensuelle, vous pouvez facilement déterminer la puissance nominale du panneau solaire nécessaire pour générer une quantité mensuelle d'électricité: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

Il convient de noter que la tension à la sortie du panneau solaire sera de 15 à 40% plus élevée que la tension de la batterie. Lorsque vous utilisez des contrôleurs bon marché, cette différence est invariablement gaspillée. Des modèles modernes plus chers peuvent réduire ce chiffre à 2 à 5%.

Le rayonnement solaire a différentes puissances nominales, selon la saison et le mois spécifique. La puissance nominale du panneau lui-même reste inchangée, par conséquent, le choix correct du lieu de son installation est d'une grande importance. En utilisant les formules ci-dessus, seul un nombre approximatif de modules peut être déterminé. Pour obtenir une valeur précise avec la marge nécessaire, le double du nombre de panneaux est pris, corrigé pour la nuit, les jours nuageux, les chutes de neige et d'autres facteurs qui réduisent l'efficacité du système.

Calcul des batteries pour une centrale solaire

Ensuite, passons au calcul de la capacité de la batterie pour les panneaux solaires. Leur quantité et leur capacité doivent être telles que l'énergie qui y est stockée soit suffisante pour la période sombre de la journée, il convient de considérer que la consommation d'électricité la nuit est minime, par rapport à l'activité de jour.

Batterie 100Ah stocke environ 100A * 12V = 1200W. (une ampoule de 100 W fonctionnera avec une telle batterie pendant 12 heures). Donc si vous consommez 2,4 kWh par nuit. électricité, alors vous devez installer 2 batteries de 100Ah chacune. (12V), mais ici, il convient de garder à l'esprit qu'il n'est pas souhaitable de décharger les batteries à 100%, et mieux pas plus de 70% -50%. Sur cette base, nous obtenons 2 batteries de 100 Ah chacune. stockera 2400 * 0.7 = 1700Wh. Cela est vrai lors de la décharge avec de petits courants, lors de la connexion de consommateurs puissants, une chute de tension se produit et la capacité diminue en fait.

Si vous souhaitez calculer la capacité de batterie nécessaire pour une batterie solaire, vous trouverez ci-dessous un tableau de correspondance (pour un système 12V.):

• Batterie solaire 50W. - batterie 20-40 A.h.
• 100W. - 50 à 70 heures du matin
• 150W. - 70 à 100 A.h.
• 200W. - 100 à 130 A.h.
• 300W. - 150 à 250 A.h.

Analyse des calculs

Compte tenu des conditions météorologiques et de la puissance nominale des batteries, on peut conclure qu'une batterie de 400 W à Moscou ne suffira même pas à supporter le mode d'urgence en été. Bien que pour donner, un dépassement du niveau d'urgence de 80% peut être considéré comme une option acceptable, en particulier avec le fonctionnement intermittent de l'onduleur, mais uniquement lorsqu'il est nécessaire de fournir de l'électricité.

Les systèmes à faible consommation ne sont pas conçus pour une alimentation domestique 24 heures sur 24, même en été. Étant donné que l'énergie dans de tels systèmes est essentielle pour l'autoconsommation du contrôleur de charge et de l'onduleur. En hiver, la puissance du capteur solaire ne sera pas suffisante pour le fonctionnement de tous les appareils électriques à la maison, mais en été, il est tout à fait acceptable que l'alimentation électrique soit ininterrompue.

Capacités de la batterie à partir des calculs de puissance pour Moscou:

• 500 W - donne un minimum d'urgence de 80% de mai à fin août;
• 600 W - mi-mars - septembre;
• 800 W - lorsque le niveau d'urgence est dépassé (sauf pour décembre et janvier), il fournit une tension de mars à septembre;
• 1 kW - fournit la consommation électrique de base pendant presque toute l'année, mais en hiver (décembre et janvier), l'énergie peut ne pas être suffisante;
• 1,2 kW - fournit un mode modéré en juillet, en mars - septembre le mode de consommation d'énergie de base. Le minimum d'urgence tombe sur la période de novembre à janvier;
• 2 kW - maintient un mode confortable, ou proche de celui-ci dans la période de mai à août et de base de février à août. Mais dans les mois longs et sombres, cette capacité de capteur solaire peut ne pas être suffisante;
• 3,2 kW - fournit un mode confortable pour toutes les longues journées et tout au long de l'année vous permet de compter sur un minimum d'urgence;
• 5,3 kW - batteries de puissance nominale, permettant une utilisation presque illimitée de l'électricité pendant la période de mai à août et toute l'année en mode de base;
• 8 kW - la puissance de la batterie solaire, qui assure l'utilisation de l'électricité toute l'année en mode modéré;
• 13,5 kW - mode de consommation électrique confortable toute l'année.

Puissance et pertes de l'onduleur

Maintenant, quant à l'onduleur, il a également son propre rendement et c'est environ 75-90%, c'est-à-dire toutes les valeurs de production et de réserve d'énergie obtenues peuvent être attribuées à ces pourcentages. Du coup, il vaut mieux prendre une double réserve de capacité pour les batteries, donc avec une consommation de 2400Wh par nuit, installez 4 batteries d'une capacité de 100Ah. 100A * 12 V * 4 = 4800 Wh. La puissance de l'onduleur indique la charge nominale qui peut y être connectée., c'est-à-dire le nombre et le type d'appareils électroménagers.

En conséquence, nous obtenons une centrale solaire de 2,5 kW:

1. Panneaux solaires 4pcs. 250W chacun. Production par mois 170-240 kWh (36 mille roubles)
2. Batterie 100Ah chacune. 4 choses. stock jusqu'à 4800 watts. (Batteries AGM 50 mille roubles)
3. Puissance nominale de l'onduleur 2,4 kW de l'équipement connecté (27 mille)

Total 113 mille roubles. pour un ensemble d'équipement.

Charge maximale et consommation d'énergie moyenne

Pour le moment, tout le monde n'a pas les moyens d'installer une sous-station solaire dans sa maison de campagne. Néanmoins, lors de la planification de leur installation, vous devez d'abord déterminer la charge de pointe à prévoir lorsque les appareils électroménagers sont allumés, ainsi que la quantité moyenne d'électricité qu'ils consomment par jour.

Le niveau de charge maximal est déterminé en fonction de la puissance maximale de tous les appareils électriques de la maison, de sorte que lorsque plusieurs d'entre eux sont allumés en même temps, le système de la maison peut supporter la charge.

Pour déterminer la consommation quotidienne moyenne de chacun des appareils, sa puissance doit être multipliée par le temps de fonctionnement du réseau par jour. Et la consommation totale d'énergie se trouve en additionnant l'énergie de tous les appareils de la maison.

La détermination des chiffres de consommation d'énergie globale vous permettra de planifier l'utilisation efficace de l'énergie solaire générée par les panneaux solaires. De plus, les chiffres obtenus permettent de calculer la puissance des panneaux solaires pour la maison, afin de savoir quelle batterie il vous faudra acheter. La capacité de la batterie influe directement sur son coût.

Puissance des appareils ménagers, consommation d'électricité

Maintenant, en ce qui concerne les consommateurs et leur capacité, voici les principaux:

• Téléviseur LED - 50-150W.
• Réfrigérateur classe A - 100-300W. (uniquement lorsque le compresseur est en marche)
• Carnet - 20 à 50 W
• Lampe à économie d'énergie - 30 W, LED 3-9 W
• Chaudière murale (électronique + pompe intégrée) - 70-130W.
• Routeur - 10-20W.
• Climatiseur 9 - 700-900W.
• E-mail Bouilloire - 1500W.
• Four micro onde - 500-700W.
• Machine à laver - 600 - 900W.
• DVR + 4 caméras - 30-50W.

Toutes les puissances sont indiquées par heure de fonctionnement de l'appareil, il convient de garder à l'esprit que la plupart des appareils fonctionnent pendant une courte période, la bouilloire est chauffée pendant 5 minutes, le réfrigérateur s'allume toutes les 2-3 heures pendant une heure pour maintenir le rythme. La pompe de la chaudière fonctionne également lorsque la température du liquide de refroidissement est maintenue. Vous pouvez également calculer d'autres appareils selon ce principe.

Ce qui est inclus dans le kit du système solaire

Pour obtenir du courant, il ne suffit pas d'acheter des panneaux solaires et de les connecter. Le système solaire se compose de nombreux dispositifs techniques tout aussi importants, grâce auxquels l'effet souhaité est créé. Ainsi, pour que votre maison ait une électricité d'origine écologique, en plus des panneaux solaires, vous devrez acheter 6 éléments de base supplémentaires du système, à savoir:

• Générateur;
• onduleur;
• batterie;
• contrôleur de charge solaire;
• consommateur 230V;
• boîte de connexion.

Par conséquent, avant de commencer à concevoir l'installation et le placement d'un système photovoltaïque, vous devez comprendre que cela coûte beaucoup plus cher que d'acheter des panneaux solaires seuls.La durée de vie et l'efficacité des éléments sélectionnés dépendront du nombre de modules, de la classe et de l'entreprise du fabricant. Des caractéristiques techniques correctement sélectionnées, la fiabilité de l'appareil et l'emplacement des panneaux solaires seront la clé d'une performance et d'une durabilité de haute qualité.

Calcul du nombre de batteries pour la maison

Pour calculer le nombre de batteries dont vous avez besoin pour votre maison, vous devez estimer les valeurs de plusieurs paramètres clés. Regardons tout dans l'ordre.

Calcul de la consommation d'énergie

Pour calculer le nombre de panneaux requis, vous devez commencer par dresser une liste de tous les appareils électriques et de leur durée de fonctionnement, en tenant compte de la puissance. Ce n'est qu'après avoir rédigé une description technique du système que vous pouvez calculer la demande totale de la maison, ce qui est une étape obligatoire pour calculer le nombre de panneaux solaires. Le tableau ci-dessous montre les valeurs des appareils électriques individuels pour vous aider à calculer.

Afin de calculer correctement le coût de l'électricité dans votre maison, en fonction du nombre d'appareils, vous pouvez voir la puissance de chaque appareil dans sa documentation technique ou sur Internet sur le site Web du fabricant.

Après avoir calculé, vous devez corriger les valeurs, car la batterie solaire prend 100% de courant continu, qui est converti en courant alternatif à l'aide de l'onduleur, ce qui entraîne une perte de 20% de la tension. . Vous devez également prendre en compte le fait que la puissance de démarrage de tout appareil électrique est plusieurs fois supérieure à celle indiquée dans le passeport.Par conséquent, lors du calcul de l'électricité totale consommée, vous devez laisser une erreur qui sera utilisée par l'onduleur pour les premières secondes au démarrage de l'appareil. S'il y a beaucoup d'appareils aussi puissants dans la maison et qu'ils peuvent s'allumer en même temps, il est préférable de prévoir un allumage séparé pour le démarrage.

Déterminer la quantité d'énergie du soleil dans une zone spécifique

La quantité d'énergie produite par les panneaux solaires dépend de la région et du rayonnement solaire. De tels indicateurs ne peuvent pas être calculés ou mesurés indépendamment, pour cela, vous devez contacter la station hydrométéorologique ou le livre de référence pour les données. Il peut être trouvé sur Internet, il suffit d'indiquer dans la recherche votre ville et la définition du rayonnement solaire. Après avoir collecté les informations nécessaires, vous devez utiliser la formule suivante pour déterminer la quantité d'énergie:

Rayonnement solaire annuel moyen: kW * h / m2 / jour

Étant donné que le soleil brille à différents moments de l'année avec différents niveaux de rayonnement, il est conseillé de calculer sa valeur en fonction des indicateurs pour toute l'année, c'est-à-dire d'utiliser la valeur moyenne, bien sûr, si vous souhaitez utiliser des panneaux solaires toute l'année. Sur la base des données calculées, vous pouvez déterminer le nombre et la puissance du module solaire. Par exemple, considérons les valeurs de Moscou, remblai Kotelnicheskaya, latitude 55,7.

Ces indicateurs approximatifs et la formule ci-dessus vous permettent de faire les calculs les plus précis pour la sélection de la puissance et du nombre de panneaux solaires, sauf dans les cas où il y a une période extrêmement longue de temps pluvieux ou nuageux.

Calcul du nombre de batteries

Sur la base des valeurs précédemment données pour la consommation d'énergie des appareils électriques, ainsi que du niveau de rayonnement solaire, vous pouvez déterminer la bonne quantité de panneaux solaires pour fournir de l'électricité à votre maison.Ainsi, nous prenons la valeur du rayonnement du tableau pour le mois ou la période qui vous intéresse, puis nous la divisons par 1000. La valeur résultante est appelée pico-heures, en 1000 W / m2. Et le module solaire, à son tour, génère une telle quantité d'énergie, où Pw est la puissance, E est la valeur d'insolation pour la période sélectionnée, k est un coefficient égal à 0,5 en été et 0,7 en hiver:

W = k Pw E / 1000

Le facteur W corrige la perte de puissance non seulement consommée par l'onduleur ou l'écart de démarrage lorsque les appareils électriques sont éteints, mais également l'incidence oblique des faisceaux qui varie au cours de la journée. La formule ci-dessus et la quantité d'énergie requise consommée dans la maison (calculée précédemment) vous permettent de déterminer la puissance totale du module et ainsi de comprendre combien de panneaux solaires vous devez fournir pleinement. Aujourd'hui, les batteries sont présentées avec une capacité de 50 W et plus. Le générateur peut être utilisé pour ajuster la valeur requise.

Il est très important de ne pas sélectionner les panneaux solaires de bout en bout en fonction de la puissance calculée, par exemple, si la consommation énergétique moyenne d'une maison est de 68W, il ne faut pas acheter un module d'une puissance de 70W, il vaut mieux acheter deux panneaux de 50 W ou utiliser partiellement l'électricité solaire, et non pour une utilisation permanente. Mais les experts conseillent que si vous avez déjà abordé une question telle que celle de fournir un courant écologique à une maison, il est préférable de calculer l'indicateur en excès.