Jak obliczyć moc paneli słonecznych w domu

Utworzono: 19 grudnia 2019 r

Bardzo często, starając się o dobór sprzętu lub przy wyborze elektrowni słonecznej, klienci zadają pytanie: jak obliczyć moc i liczbę paneli słonecznych i baterii oraz jaką moc wybrać elektrownię słoneczną. W tym artykule postaramy się poradzić sobie z tym problemem i spróbuję wyjaśnić prostym językiem, bez wchodzenia w szczegóły, jak to zrobić.

Przede wszystkim musisz dowiedzieć się, ile energii zużywasz dzienniemożna to zrobić, biorąc średni miesięczny odczyt licznika energii elektrycznej i dzieląc go przez 30 dni. Otrzymujemy więc średnie dzienne spożycie. Na przykład norma społeczna w RO dla dwóch osób to 234 kW, czyli około 8 kWh energii elektrycznej dziennie. W związku z tym potrzebujemy paneli słonecznych do generowania takiej samej ilości energii dziennie.

Obliczanie liczby paneli słonecznych i ich pojemności

Ponieważ panele słoneczne generować energię elektryczną tylko w ciągu dnia, to trzeba to przede wszystkim wziąć pod uwagę, warto też zrozumieć, że moc w pochmurne dni i zimą jest bardzo ograniczona i może wynosić 10-30 proc. mocy paneli. Dla uproszczenia i wygody obliczymy od kwietnia do października, do pory dnia główna produkcja trwa od 9:00 do 17:00, tj. 7-8 godzin dziennie... Latem odstępy będą oczywiście dłuższe, od wschodu do zachodu słońca, ale w tych godzinach wydajność będzie znacznie mniejsza niż nominalna, więc uśredniamy.

Czyli 4 panele słoneczne o mocy 250W. (Łącznie 1000 W). Dziennie będzie generowanych 8 kWh energii, tj. miesięcznie to 240 kWh. Ale jest to idealne obliczenie, jak powiedzieliśmy powyżej, w pochmurne dni wydajność będzie mniejsza, więc lepiej jest wziąć 70% mocy, 240 * 0,7 = 168 kWh. Jest to średnia kalkulacja bez strat w falowniku i akumulatorach. Wartość tę można również wykorzystać do obliczenia sieciowej elektrowni słonecznej, w której baterie nie są używane.

Obliczanie paneli słonecznych

Wymagana moc paneli słonecznych jest obliczana w zależności od pogody w okolicy i natężenia promieniowania w różnych porach roku. W obliczeniach duże znaczenie mają kąty nachylenia w poziomie i w pionie. Ten wskaźnik jest szczególnie ważny, jeśli układ słoneczny będzie działał przez cały rok. Od tego zależy również lokalizacja sprzętu. Jeżeli kąt nachylenia nie wymaga regulacji, wówczas panele można układać bezpośrednio na dachu budynku.

Najważniejszą miarą jest obliczenie paneli słonecznych, liczby modułów i ich wydajności. Dane dotyczą najlepszego i najgorszego miesiąca pod względem efektywności energetycznej. Do obliczeń nasłonecznienia standardowego wybiera się powierzchnię 1 m2, a do określenia mocy nominalnej wymagana jest temperatura 25 ° C, przy standardowym strumieniu świetlnym 1 kW / m2.

Określenie wydajności baterii słonecznej w ciągu miesiąca przeprowadza się według następującego wzoru: Esb = Eins x Psb x η / Rins. Jego zmienne odpowiadają następującym wskaźnikom:

• Esb - ilość energii generowanej przez akumulator.
• Eins jest wynikiem miesięcznego nasłonecznienia 1 m2.
• η - wartość całkowitej sprawności w przenoszeniu prądu przewodami.
• Рсб to moc znamionowa panelu słonecznego.
• Rince to najwyższa moc nasłonecznienia 1 m2 powierzchni Ziemi.

Podczas obliczania konieczne jest stosowanie takich samych jednostek dla wszystkich wskaźników. Zazwyczaj są to dżule lub kilowatogodziny. Obliczając miesięczne nasłonecznienie, można łatwo określić moc nominalną panelu słonecznego potrzebną do wytworzenia miesięcznej ilości energii elektrycznej: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

Należy zauważyć, że napięcie na wyjściu panelu słonecznego będzie o 15-40% wyższe niż napięcie akumulatora. Przy korzystaniu z tanich kontrolerów ta różnica niezmiennie idzie na marne. Droższe nowoczesne modele mogą zmniejszyć tę liczbę do 2-5%.

Promieniowanie słoneczne ma różne wartości mocy, w zależności od pory roku i konkretnego miesiąca. Nominalna moc samego panelu pozostaje niezmieniona, dlatego bardzo ważny jest właściwy wybór miejsca jego instalacji. Korzystając z powyższych wzorów, można określić tylko przybliżoną liczbę modułów. Aby uzyskać dokładną wartość z niezbędnym marginesem, należy podwoić liczbę paneli, skorygować o porę nocną, pochmurne dni, opady śniegu i inne czynniki, które zmniejszają wydajność systemu.

Obliczanie baterii do elektrowni słonecznej

Następnie przejdźmy do obliczenia pojemności baterii paneli słonecznych. Ich ilość i pojemność powinny być takie, aby zmagazynowana w nich energia wystarczyła na ciemną porę dnia, warto wziąć pod uwagę, że zużycie energii elektrycznej w nocy jest minimalne w porównaniu do aktywności dziennej.

Akumulator 100Ah przechowuje około 100A * 12V = 1200W. (żarówka 100W będzie działać z takiej baterii przez 12 godzin). Więc jeśli zużywasz 2,4 kWh na noc. prąd, musisz zainstalować 2 akumulatory po 100 Ah każdy. (12V), ale tutaj należy pamiętać, że niepożądane jest rozładowanie akumulatorów o 100%, a lepiej nie więcej niż 70% -50%. Na tej podstawie otrzymujemy 2 akumulatory po 100 Ah każdy. pomieści 2400 * 0,7 = 1700Wh. Dzieje się tak przy rozładowywaniu niskimi prądami, przy podłączaniu mocnych odbiorników następuje spadek napięcia, a pojemność faktycznie spada.

Jeśli chcesz obliczyć, jaka pojemność baterii jest potrzebna do baterii słonecznej, poniżej znajduje się tabela zgodności (dla systemu 12 V):

• Bateria słoneczna 50W. - akumulator 20-40 A.h.
• 100W. - 50-70 A.h.
• 150W. - 70-100 A.h.
• 200W. - 100-130 A.h.
• 300W. - 150-250 A.h.

Analiza obliczeń

Biorąc pod uwagę warunki pogodowe i moc nominalną akumulatorów, można stwierdzić, że bateria o mocy 400 W w Moskwie nie wystarczy nawet do obsługi trybu awaryjnego latem. Chociaż za dawanie przekroczenie poziomu awaryjnego o 80% można uznać za akceptowalną opcję, szczególnie w przypadku przerywanej pracy falownika, ale tylko wtedy, gdy konieczne jest dostarczenie energii elektrycznej.

Systemy małej mocy nie są przeznaczone do całodobowego zasilania w domu, nawet latem. Ponieważ energia w takich systemach ma kluczowe znaczenie dla zużycia własnego kontrolera ładowania i falownika. Zimą moc kolektora słonecznego nie wystarczy do działania wszystkich urządzeń elektrycznych w domu, ale latem jest całkiem do przyjęcia, że ​​zasilanie będzie nieprzerwane.

Możliwości baterii na podstawie obliczeń mocy dla Moskwy:

• 500 W - daje awaryjne minimum 80% od maja do końca sierpnia;
• 600 W - połowa marca - wrzesień;
• 800 W - po przekroczeniu poziomu awaryjnego (oprócz grudnia i stycznia) zapewnia napięcie od marca do września;
• 1 kW - zapewnia podstawowe zużycie energii elektrycznej przez prawie cały rok, ale zimą (grudzień i styczeń) energia może nie wystarczyć;
• 1,2 kW - zapewnia tryb umiarkowany w lipcu, w marcu - wrześniu podstawowy tryb poboru mocy. Awaryjne minimum przypada na okres listopad - styczeń;
• 2 kW - utrzymuje tryb komfortowy lub zbliżony w okresie maj - sierpień oraz podstawowy od lutego do sierpnia. Ale w długich, ciemnych miesiącach ta pojemność kolektora słonecznego może nie wystarczyć;
• 3,2 kW - zapewnia komfortowy tryb na wszystkie długie dni i przez cały rok pozwala liczyć na awaryjne minimum;
• 5,3 kW - akumulatory o nominalnej pojemności, pozwalające na niemal nieograniczone korzystanie z energii elektrycznej w okresie maj - sierpień oraz przez cały rok w trybie podstawowym;
• 8 kW - moc baterii słonecznej, która zapewnia zużycie energii elektrycznej przez cały rok w trybie umiarkowanym;
• 13,5 kW - całoroczny komfortowy tryb poboru mocy.

Moc i straty falownika

Teraz jak na falownik ma również swoją sprawność, która wynosi około 75-90%, tj. Wszystkie uzyskane wartości produkcji i rezerwy energii można przypisać tym udziałom. W efekcie lepiej jest wziąć podwójną rezerwę pojemności na akumulatory, więc przy zużyciu 2400Wh na dobę zainstaluj 4 akumulatory o pojemności 100Ah. 100 A * 12 V * 4 = 4800 Wh. Moc falownika pokazuje znamionowe obciążenie, które można do niego podłączyć.czyli ilość i rodzaj sprzętu AGD.

W efekcie otrzymujemy elektrownię słoneczną za 2,5 kW:

1. Panele słoneczne 4szt. 250W każdy. Produkcja miesięcznie 170-240 kWh (36 tys. Rubli)
2. Akumulator 100 Ah każdy. 4 rzeczy. zapasy do 4800 watów. (Akumulatory AGM 50 tysięcy rubli.)
3. Moc znamionowa falownika 2,4 kW podłączonego sprzętu (27 tys.)

Razem 113 tysięcy rubli. za komplet wyposażenia.

Maksymalne obciążenie i średnie zużycie energii

W tej chwili nie każdy może sobie pozwolić na zainstalowanie podstacji zasilanej energią słoneczną w swoim wiejskim domu. Niemniej jednak, planując ich instalację, należy najpierw dowiedzieć się, jakiego szczytowego obciążenia należy się spodziewać po włączeniu urządzeń gospodarstwa domowego, a także jakiej średniej ilości energii elektrycznej zużywają dziennie.

Maksymalny poziom obciążenia jest określany na podstawie maksymalnej mocy wszystkich urządzeń elektrycznych w domu, tak że gdy kilka z nich jest włączonych w tym samym czasie, system w domu może poradzić sobie z obciążeniem.

Aby określić średnie dzienne zużycie każdego z urządzeń, należy pomnożyć jego moc przez czas pracy z sieci w ciągu doby. Całkowite zużycie energii oblicza się, sumując energię ze wszystkich urządzeń w domu.

Określenie wskaźników całkowitego zużycia energii pozwoli Ci zaplanować efektywne wykorzystanie energii słonecznej wytwarzanej przez panele słoneczne. Ponadto uzyskane liczby pozwalają obliczyć moc paneli słonecznych do domu, aby wiedzieć, jaką baterię trzeba będzie kupić. Pojemność baterii wpływa bezpośrednio na jej koszt.

Moc urządzeń gospodarstwa domowego, zużycie energii elektrycznej

Teraz, jeśli chodzi o konsumentów i ich możliwości, oto główne z nich:

• Telewizor LED - 50-150 W.
• Lodówka klasy A - 100-300 W. (tylko przy pracującej sprężarce)
• Laptop - 20-50 W.
• Lampa energooszczędna - 30 W., DOPROWADZIŁO 3-9W
• Kocioł naścienny (elektronika + wbudowana pompa) - 70-130 W.
• Router - 10-20 W.
• Klimatyzator 9 - 700-900W.
• E-mail Czajniczek - 1500W.
• Kuchenka mikrofalowa - 500-700 W.
• Podkładka - 600 - 900 W.
• DVR + 4 kamery - 30-50 W.

Wszystkie moce podawane są na godzinę pracy urządzenianależy mieć na uwadze, że większość urządzeń działa przez krótki czas, czajnik jest podgrzewany przez 5 minut, lodówka włącza się co 2-3 godziny na godzinę dla utrzymania tempa. Pompa kotła działa również dzięki utrzymywaniu temperatury chłodziwa. Możesz również obliczyć inne urządzenia zgodnie z tą zasadą.

Co zawiera zestaw układu słonecznego

Aby uzyskać prąd, nie wystarczy zakupić panele słoneczne i je podłączyć. Układ słoneczny składa się z wielu równie ważnych urządzeń technicznych, dzięki którym powstaje pożądany efekt. Aby więc Twój dom miał energię elektryczną pochodzenia ekologicznego, oprócz paneli słonecznych, będziesz musiał zakupić jeszcze 6 podstawowych elementów systemu, a mianowicie:

• generator;
• falownik;
• bateria;
• kontroler ładowania słonecznego;
• konsumencki 230V;
• skrzynka połączeniowa.

Dlatego zanim zaczniesz projektować instalację i rozmieszczenie systemu fotowoltaicznego, musisz zrozumieć, że jest to znacznie droższe niż zakup samych paneli słonecznych.Żywotność i sprawność wybranych elementów będzie uzależniona od ilości modułów, klasy i firmy producenta. Odpowiednio dobrane parametry techniczne, niezawodność urządzenia oraz umiejscowienie paneli słonecznych będą kluczem do wysokiej jakości wykonania i trwałości.

Obliczanie liczby baterii w domu

Aby obliczyć, ile baterii potrzebujesz do swojego domu, musisz oszacować wartości kilku kluczowych parametrów. Rzućmy okiem na wszystko po kolei.

Obliczanie zużycia energii

Aby obliczyć wymaganą liczbę paneli, musisz zacząć od sporządzenia listy wszystkich urządzeń elektrycznych i ich czasu pracy, biorąc pod uwagę moc. Dopiero po sporządzeniu opisu technicznego systemu można obliczyć całkowite zapotrzebowanie domu, co jest obowiązkowym krokiem do obliczenia liczby paneli słonecznych. Poniższa tabela przedstawia wartości poszczególnych urządzeń elektrycznych, aby ułatwić obliczenia.

Aby poprawnie obliczyć koszt energii elektrycznej w Twoim domu, w zależności od liczby urządzeń, możesz sprawdzić moc każdego urządzenia w jego dokumentacji technicznej lub w Internecie na stronie producenta.

Po obliczeniu należy skorygować wartości, ponieważ bateria słoneczna pobiera 100% prądu stałego, który jest zamieniany na prąd przemienny za pomocą falownika, w wyniku czego traci się do 20% napięcia . Należy również wziąć pod uwagę fakt, że moc rozruchowa dowolnego urządzenia elektrycznego jest kilkakrotnie wyższa niż podana w paszporcie, dlatego przy obliczaniu całkowitej zużytej energii elektrycznej należy zostawić błąd, który będzie używany przez falownik pierwsze kilka sekund po uruchomieniu urządzenia. Jeśli w domu jest wiele tak potężnych urządzeń i można je włączyć w tym samym czasie, lepiej jest zapewnić osobne włączenie do uruchomienia.

Określenie ilości energii słonecznej na określonym obszarze

Ilość energii generowanej przez panele słoneczne zależy od regionu i promieniowania słonecznego. Takich wskaźników nie można obliczyć ani zmierzyć niezależnie, w tym celu należy skontaktować się ze stacją hydrometeorologiczną lub informacją o danych. Można go znaleźć w Internecie, wystarczy wskazać w wyszukiwaniu swoje miasto i definicję promieniowania słonecznego. Po zebraniu niezbędnych informacji musisz użyć następującego wzoru, aby określić ilość energii:

Średnie roczne promieniowanie słoneczne: kW * h / m2 / dzień

Ponieważ słońce świeci w różnych porach roku z różnymi poziomami promieniowania, warto obliczyć jego wartość na podstawie wskaźników za cały rok, czyli oczywiście użyć wartości średniej, jeśli chcesz korzystać z paneli słonecznych cały rok. Na podstawie obliczonych danych można określić liczbę i moc modułu słonecznego. Na przykład weźmy pod uwagę wartości Moskwy, nasypu Kotelnicheskaya, szerokość geograficzna 55,7.

Te przybliżone wskaźniki oraz powyższy wzór pozwalają na jak najdokładniejsze obliczenia doboru mocy i liczby paneli słonecznych, z wyjątkiem przypadków, w których panuje wyjątkowo długi okres deszczowej lub pochmurnej pogody.

Obliczanie liczby baterii

Na podstawie wcześniej podanych wartości zużycia energii przez urządzenia elektryczne, a także poziomu nasłonecznienia, możesz określić odpowiednią ilość paneli słonecznych do dostarczenia energii elektrycznej do Twojego domu.Tak więc pobieramy z tabeli wartość promieniowania dla interesującego nas miesiąca lub okresu, a następnie dzielimy ją przez 1000. Otrzymana wartość to piko-godziny w 1000 W / m2. A moduł solarny z kolei generuje taką ilość energii, gdzie Pw to moc, E to wartość nasłonecznienia dla wybranego okresu, k to współczynnik równy 0,5 latem i 0,7 zimą:

W = k Pw E / 1000

Współczynnik W koryguje nie tylko stratę mocy zużywaną przez falownik lub przerwę rozruchową, gdy urządzenia elektryczne są wyłączone, ale także ukośne padanie wiązek, które zmienia się w ciągu dnia. Powyższy wzór oraz wymagana ilość energii zużywanej w domu (wcześniej wyliczona) pozwalają określić całkowitą moc modułu i tym samym zrozumieć, ile paneli słonecznych trzeba w pełni dostarczyć. Obecnie prezentowane są akumulatory o mocy 50 W i większej. Za pomocą generatora można ustawić żądaną wartość.

Bardzo ważne jest, aby nie dobierać paneli słonecznych od końca do końca zgodnie z wyliczoną mocą np. Jeśli średnie zużycie energii w domu wynosi 68W to nie należy kupować jednego modułu o mocy 70W, lepiej kup dwa panele 50W lub wykorzystaj częściowo energię słoneczną, a nie do stałego użytku. Ale eksperci radzą, że jeśli podjąłeś już takie pytanie, jak zapewnienie domowi ekologicznego prądu, lepiej obliczyć wskaźnik w nadmiarze.