כיצד לחשב חשמל בפאנל סולארי לביתכם

נוצר: 19 בדצמבר 2019

לעתים קרובות מאוד, כאשר פונים לבחירת ציוד או בבחירת תחנת כוח סולארית, לקוחות שואלים את השאלה: כיצד מחשבים את ההספק ומספר הפאנלים הסולאריים והסוללות ואיזה כוח לבחור תחנת כוח סולארית. במאמר זה ננסה להתמודד עם נושא זה, ואנסה להסביר בשפה פשוטה, מבלי להיכנס לפרטים, כיצד לעשות זאת.

ראשית כל עליכם לברר כמה חשמל אתם צורכים ביום., ניתן לעשות זאת על ידי ביצוע קריאות חישוב ממוצעות של מדי חשמל וחלוקה של 30 יום. אז אנחנו מקבלים את הצריכה הממוצעת ליום. לדוגמא, הנורמה החברתית ב- RO לשני אנשים היא 234kW, שהם כ- 8kWh חשמל ליום. בהתאם לכך, אנו זקוקים לפאנלים סולאריים כדי לייצר אותה כמות אנרגיה ליום.

חישוב מספר הפאנלים הסולאריים ויכולתם

מאז פאנלים סולאריים לייצר אנרגיה חשמלית רק בשעות האור, אז יש לקחת זאת בחשבון קודם כל, כדאי גם להבין שהייצור בימים מעוננים ובחורף מצטמצם מאוד, ויכול להיות 10-30 אחוז מכוח הפאנלים. לפשטות ונוחות נחשב מאפריל עד אוקטובר, לפי שעות היום, ההפקה הראשית פועלת בין השעות 9 בבוקר לחמש אחר הצהריים, כלומר 7-8 שעות ביום... בקיץ, המרווחים כמובן יהיו ארוכים יותר, מזריחה ועד שקיעה, אך בשעות אלו התפוקה תהיה הרבה פחות מהנומינלי, ולכן אנו ממוצעים.

אז 4 פאנלים סולאריים בנפח 250W. (סך הכל 1000W). ייווצר 8 קילוואט אנרגיה ליום, כלומר לחודש זה 240 קוט"ש. אך זהו חישוב אידיאלי, כפי שאמרנו לעיל, בימים מעוננים התפוקה תהיה פחותה, ולכן עדיף לקחת 70% מהתפוקה, 240 * 0.7 = 168 קוט"ש. זהו חישוב ממוצע ללא הפסדים בממיר ובסוללות. כמו כן, ניתן להשתמש בערך זה לחישוב תחנת כוח סולארית ברשת שבה לא משתמשים בסוללות.

חישוב פאנלים סולאריים

הכוח הנדרש של פאנלים סולאריים מחושב על פי מזג האוויר באזור ועוצמת הקרינה בתקופות שונות של השנה. לזוויות הנטייה אופקית ואנכית יש חשיבות רבה בחישובים. אינדיקטור זה חשוב במיוחד אם מערכת השמש תפעל כל השנה. גם מיקום הציוד יהיה תלוי בכך. אם זווית הנטייה אינה דורשת התאמות, ניתן להציב את הפאנלים ישירות על גג הבניין.

המדד החשוב ביותר הוא חישוב פאנלים סולאריים, מספר המודולים ויעילותם. הנתונים נלקחים עבור החודש הטוב והגרוע ביותר מבחינת יעילות האנרגיה. לצורך חישובי בידוד סטנדרטי, נבחר שטח של 1 מ"ר, וכדי לקבוע את ההספק הנומינלי נדרשת טמפרטורה של 25C, עם שטף אור רגיל של 1 קילוואט / מ"ר.

קביעת ביצועי הסוללה הסולארית במהלך החודש מתבצעת על פי הנוסחה הבאה: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. המשתנים שלה תואמים את האינדיקטורים הבאים:

• Esb - כמות האנרגיה שמייצרת הסוללה.
• Eins הוא תוצאה של בידוד חודשי של 1 מ"ר.
• η הוא ערך היעילות הכוללת בהעברת זרם דרך מוליכים.
• Рсб הוא הכוח המדורג של הפאנל הסולארי.
• רינס הוא כוח הבידוד הגבוה ביותר של 1 מ"ר משטח כדור הארץ.

בעת החישוב, יש צורך להשתמש ביחידות זהות לכל המדדים. בדרך כלל מדובר בג'אול או בשעות קילוואט. על ידי חישוב ההפרדה החודשית תוכלו לקבוע בקלות את ההספק הנומינלי של הפאנל הסולארי הנדרש להפקת כמות חשמל חודשית: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

יש לציין שהמתח ביציאת הפאנל הסולארי יהיה גבוה ב-15-40% ממתח הסוללה. כאשר משתמשים בבקרים זולים, ההבדל הזה תמיד הולך לבזבז. דגמים מודרניים יקרים יותר יכולים להפחית את הנתון הזה ל2-5%.

לקרינת השמש יש דירוגי הספק שונים, בהתאם לעונה ולחודש הספציפי. כוחו הנומינלי של הפאנל עצמו נותר ללא שינוי, ולכן יש חשיבות רבה לבחירה הנכונה של מקום התקנתו. באמצעות הנוסחאות שלמעלה, ניתן לקבוע רק מספר משוער של מודולים. כדי להשיג ערך מדויק עם השוליים הנדרשים, לוקחים מספר כפול של לוחות, מתוקנים לשעות הלילה, לימים מעוננים, לשלג ולגורמים אחרים המפחיתים את יעילות המערכת.

חישוב סוללות לתחנת כוח סולארית

לאחר מכן, נעבור לחישוב קיבולת הסוללה עבור פאנלים סולאריים. הכמות והקיבולת שלהם צריכים להיות כאלה שהאנרגיה שמאוחסנת בהם מספיקה לשעה החשוכה ביום, כדאי לקחת בחשבון שצריכת החשמל בלילה היא מינימלית, בהשוואה לפעילות בשעות היום.

סוללה 100Ah מאחסן כ 100A * 12V = 1200W. (נורה של 100 וואט תעבוד מסוללה כזו למשך 12 שעות). אז אם אתם צורכים 2.4 קוט"ש ללילה. חשמל, אז אתה צריך להתקין 2 סוללות של 100Ah כל אחת. (12V), אך כאן יש לזכור כי לא רצוי לפרוק את הסוללות ב 100%, ועדיף לא יותר מ 70% -50%. בהתבסס על זה, אנו מקבלים את שתי הסוללות של 100Ah כל אחת. יאחסן 2400 * 0.7 = 1700Wh. זה נכון בעת ​​פריקה עם זרמים קטנים, בעת חיבור צרכנים חזקים, מתח מתרחש ירידה במתח והקיבולת אכן פוחתת.

אם ברצונך לחשב כמה קיבולת סוללה נדרשת לסוללה סולארית, להלן טבלת התכתבויות (למערכת 12 וולט):

• סוללה סולארית 50W. - סוללה 20-40 A.h.
• 100W. - 50-70 א.ה.
• 150W. - 70-100 א.ה.
• 200W. - 100-130 א.ה.
• 300W. - 150-250 א.ה.

ניתוח חישובים

אם ניקח בחשבון את תנאי מזג האוויר והעוצמה הנומינלית של הסוללות, אנו יכולים להסיק שסוללת 400 וואט במוסקבה לא תספיק אפילו כדי לתמוך במצב החירום בקיץ. אמנם לצורך מתן, עודף ברמת החירום של 80% יכול להיחשב כאופציה מקובלת, במיוחד עם הפעלה לסירוגין של המהפך, אך רק כאשר יש צורך בחשמל.

מערכות בעלות צריכת חשמל נמוכות אינן מיועדות לאספקת חשמל ביתית מסביב לשעון אפילו בקיץ. מכיוון שהאנרגיה במערכות כאלה היא קריטית לצריכה עצמית של בקר המטען והמהפך. בחורף כוחו של קולט השמש לא יספיק להפעלת כל מכשירי החשמל בבית, אך בקיץ די מקובל כי אספקת החשמל תהיה ללא הפרעה.

יכולות סוללה מחישובי כוח למוסקבה:

• 500 וואט - נותן מינימום חירום של 80% ממאי עד סוף אוגוסט;
• 600 וואט - אמצע מרץ - ספטמבר;
• 800 וואט - כאשר חורגים מרמת החירום (למעט דצמבר וינואר), הוא מספק מתח ממרץ עד ספטמבר;
• 1 קילוואט - מספק צריכת חשמל בסיסית כמעט לכל השנה, אך בחורף (דצמבר וינואר), אנרגיה אולי לא תספיק;
• 1.2 קילוואט - מספק מצב בינוני ביולי, במרץ - ספטמבר מצב צריכת החשמל הבסיסי. מינימום החירום נופל בתקופה נובמבר - ינואר;
• 2 קילוואט - שומר על מצב נוח, או קרוב אליו בתקופה מאי - אוגוסט ובסיסי מפברואר עד אוגוסט. אך בחודשים הארוכים והחשוכים, יכולת קיבולת השמש הזו לא תספיק;
• 3.2 קילוואט - מספק מצב נוח לכל הימים הארוכים ולאורך כל השנה מאפשר לסמוך על מינימום חירום;
• 5.3 קילוואט - סוללות בעלות הספק מדורג, המאפשרות שימוש כמעט בלתי מוגבל בחשמל בתקופה מאי - אוגוסט ובכל ימות השנה במצב בסיסי;
• 8 קילוואט - כוח הסוללה הסולארית, המבטיח את השימוש בחשמל כל השנה במצב בינוני;
• 13.5 קילוואט - מצב צריכת חשמל נוח לאורך כל השנה.

כוח מהפך והפסדים

כעת, באשר למהפך, יש לו גם יעילות משלו וזה בערך 75-90%, כלומר ניתן לייחס את כל הערכים שהושגו של ייצור אנרגיה ומילואים לאחוזים אלה. כתוצאה מכך, עדיף לקחת עתודה כפולה של קיבולת לסוללות, אז עם צריכה של 2400Wh ללילה, התקן 4 סוללות בנפח 100Ah. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. כוחו של המהפך מראה את העומס הנומינלי שניתן לחבר אליו., כלומר מספר וסוג מכשירי החשמל הביתיים.

כתוצאה מכך אנו מקבלים תחנת כוח סולארית בהיקף של 2.5 קילוואט:

1. פאנלים סולאריים 4 יחידות. 250W כל אחד. דור לחודש 170-240 קוט"ש (36 אלף רובל)
2. סוללה 100Ah כל אחד. 4 דברים. מלאי עד 4800 וואט. (סוללות AGM 50 אלף רובל)
3. מהפך מדורג של 2.4 קילוואט של הציוד המחובר (27 אלף)

סה"כ 113 אלף רובל. לסט ציוד.

עומס מרבי וצריכת אנרגיה ממוצעת

נכון לעכשיו, לא כולם יכולים להרשות לעצמם להתקין תחנת משנה המופעלת על ידי השמש בבית הכפרי שלהם. עם זאת, בעת תכנון ההתקנה שלהם, תחילה עליך לגלות איזה עומס שיא צפוי כאשר מכשירי חשמל ביתיים מופעלים, כמו גם את כמות החשמל הממוצעת שהם צורכים ביום.

רמת העומס המרבית נקבעת על סמך ההספק המרבי של כל מכשירי החשמל בבית, כך שכאשר כמה מהם מופעלים בו זמנית, המערכת בבית תוכל להתמודד עם העומס.

כדי לקבוע את הצריכה היומית הממוצעת של כל אחד מהמכשירים, יש להכפיל את כוחו בזמן ההפעלה מהרשת ליום. וצריכת האנרגיה הכוללת נמצאת על ידי סיכום האנרגיה מכל מכשירי החשמל בבית.

קביעת נתוני צריכת האנרגיה הכוללת תאפשר לכם לתכנן את השימוש היעיל באנרגיית השמש המופקת על ידי פאנלים סולאריים. בנוסף, הנתונים שהושגו מאפשרים לחשב את עוצמת הפאנלים הסולאריים לבית, כך שתדעו איזה סוללה עליכם לקנות. קיבולת הסוללה משפיעה ישירות על עלותה.

חשמל למכשירי חשמל ביתיים, צריכת חשמל

כעת, ביחס לצרכנים וליכולתם, להלן העיקרים:

• טלוויזיה לד - 50-150W.
• מקרר סוג A - 100-300W. (רק כאשר המדחס פועל)
• מחשב נייד - 20-50W
• מנורת חיסכון באנרגיה - 30W, לד 3-9W
• דוד על קיר (אלקטרוניקה + משאבה מובנית) - 70-130W.
• נתב - 10-20W.
• מזגן 9 - 700-900W.
• אימייל קומקום - 1500W.
• מיקרוגל - 500-700W.
• מכונת כביסה - 600 - 900W.
• מצלמות DVR + 4 - 30-50W.

כל הכוחות מסומנים בשעת הפעולה של המכשיר, יש לזכור שרוב המכשירים עובדים לזמן קצר, הקומקום מחומם למשך 5 דקות, המקרר נדלק כל 2-3 שעות למשך שעה כדי לשמור על הקצב. משאבת הדוד פועלת גם כאשר נשמרת הטמפרטורה של נוזל הקירור. ניתן גם לחשב מכשירים אחרים על פי עיקרון זה.

מה כלול בערכת מערכת השמש

כדי להשיג זרם, לא מספיק לרכוש פאנלים סולאריים ולחבר אותם. מערכת השמש מורכבת ממכשירים טכניים רבים וחשובים לא פחות, שבזכותם נוצר האפקט הרצוי. לכן, על מנת שבביתכם יהיה חשמל ממקור ידידותי לסביבה, בנוסף לפאנלים סולאריים, תצטרכו לרכוש 6 אלמנטים בסיסיים נוספים של המערכת, כלומר:

• גֵנֵרָטוֹר;
• ממיר מתח;
• סוֹלְלָה;
• בקר מטען סולארי;
• צרכן 230V;
• תיבת חיבור.

לכן, לפני שתתחיל לתכנן התקנה והצבה של מערכת פוטו וולטאית, עליכם להבין שזה הרבה יותר יקר מקניית פאנלים סולאריים לבד.חיי השירות והיעילות של האלמנטים שנבחרו יהיו תלויים במספר המודולים, בכיתה ובמשרד היצרן. מאפיינים טכניים שנבחרו נכון, אמינות המכשיר ומיקום פאנלים סולאריים יהיו המפתח לביצועים ועמידות איכותיים.

חישוב מספר הסוללות לבית

כדי לחשב כמה סוללות אתה צריך לבית שלך, עליך לאמוד את הערכים של מספר פרמטרים מרכזיים. בואו נסתכל על הכל לפי הסדר.

חישוב צריכת אנרגיה

כדי לחשב את מספר הפאנלים הנדרש, עליך להתחיל ברשימה של כל מכשירי החשמל וזמן הפעולה שלהם תוך התחשבות בכוח. רק לאחר שתכין תיאור טכני של המערכת, תוכל לחשב את הביקוש הכולל של הבית, המהווה שלב חובה לחישוב מספר הפאנלים הסולאריים. הטבלה שלהלן מציגה את הערכים של מכשירי חשמל בודדים שיעזרו לך לחשב.

על מנת לחשב נכון את עלות החשמל בביתך, בהתאם למספר המכשירים, ניתן לראות את העוצמה של כל מכשיר בנפרד בתיעוד הטכני שלו או באינטרנט באתר היצרן.

לאחר שחישבתם, עליכם לתקן את הערכים, מכיוון שהסוללה הסולארית תופסת 100% זרם ישר המומר לזרם חילופין בעזרת המהפך, וכתוצאה מכך אובד עד 20% מהמתח. . עליכם לקחת בחשבון את העובדה שכוח ההתחלה של כל מכשיר חשמלי גבוה פי כמה מהמצוין בדרכון, לכן כאשר אתם מחשבים את סך החשמל הנצרך עליכם להשאיר שגיאה שתשמש את המהפך ל בשניות הראשונות עם הפעלת המכשיר. אם ישנם מכשירים רבים וחזקים כאלה בבית וניתן להפעיל אותם במקביל, עדיף לספק הפעלה נפרדת להפעלה.

קביעת כמות האנרגיה מהשמש באזור ספציפי

כמות הכוח שנוצרת מפאנלים סולאריים תלויה באזור ובקרינת השמש. לא ניתן לחשב או למדוד אינדיקטורים כאלה באופן עצמאי, לשם כך עליך לפנות לתחנה ההידרומאורולוגית או לספר העיון לקבלת נתונים. זה ניתן למצוא באינטרנט, זה מספיק כדי לציין בחיפוש את העיר שלך ואת ההגדרה של קרינת שמש. לאחר איסוף המידע הדרוש, עליך להשתמש בנוסחה הבאה כדי לקבוע את כמות האנרגיה:

קרינת שמש ממוצעת שנתית: קילוואט * שעה / מ"ר ליום

מכיוון שהשמש זורחת בתקופות שונות בשנה עם רמות קרינה שונות, מומלץ לחשב את ערכה על סמך האינדיקטורים לכל השנה, כלומר להשתמש בערך הממוצע, כמובן, אם ברצונכם להשתמש בפאנלים סולאריים. בכל ימות השנה. על סמך הנתונים המחושבים, תוכלו לקבוע את מספר ועוצמתו של המודול הסולארי. לדוגמה, קחו בחשבון את הערכים של מוסקבה, סוללת קוטלניצ'סקאיה, קו רוחב 55.7.

אינדיקטורים משוערים אלה והנוסחה שלעיל מאפשרים לך לבצע את החישובים המדויקים ביותר לבחירת הכוח ולמספר הפאנלים הסולאריים, למעט במקרים בהם יש תקופה ארוכה ביותר של מזג אוויר גשום או מעונן.

חישוב מספר הסוללות

בהתבסס על הערכים שצוינו בעבר לצריכת אנרגיה של מכשירי חשמל, כמו גם על רמת קרינת השמש, תוכלו לקבוע את הכמות הנכונה של פאנלים סולאריים שיספקו חשמל לביתכם.לכן, אנו לוקחים את ערך הקרינה מהטבלה לחודש או לתקופה בה אתה מעוניין, ולאחר מכן אנו מחלקים אותו ל- 1000. הערך המתקבל נקרא פיקו-שעות, ב- 1000 W / m2. והמודול הסולארי, בתורו, מייצר כמות כזו של אנרגיה, כאשר Pw הוא הכוח, E הוא ערך ההפרדה לתקופה שנבחרה, k הוא מקדם השווה ל- 0.5 בקיץ ו- 0.7 בחורף:

W = k Pw E / 1000

גורם W מתקן את אובדן הכוח לא רק הנצרך על ידי המהפך או את פער ההתחלה בעת כיבוי מכשירי החשמל, אלא גם את שכיחות האלומות של הקורות המשתנה לאורך כל היום. הנוסחה הנ"ל וכמות האנרגיה הנדרשת שנצרכת בבית (שחושבה בעבר) מאפשרים לך לקבוע את ההספק הכולל של המודול ובכך להבין כמה פאנלים סולאריים אתה צריך לספק באופן מלא. כיום סוללות מוצגות בקיבולת של 50 ואט ומעלה. בעזרת הגנרטור ניתן להתאים את הערך הנדרש.

חשוב מאוד לא לבחור פאנלים סולאריים מקצה לקצה על פי ההספק המחושב, למשל, אם צריכת האנרגיה הממוצעת של הבית היא 68W, לא כדאי לקנות מודול אחד בהספק של 70W, עדיף לקנות שני לוחות 50W או להשתמש בחשמל סולארי באופן חלקי, ולא לשימוש קבוע. אבל מומחים ממליצים שאם כבר התייחסת לשאלה כזו לספק לבית זרם אקולוגי, עדיף לחשב את המדד העודף.