Cách tính toán năng lượng mặt trời cho ngôi nhà của bạn

Ngày tạo: 19 Tháng Mười Hai 2019

Thông thường, khi áp dụng cho việc lựa chọn thiết bị hoặc khi lựa chọn nhà máy điện mặt trời, khách hàng đặt câu hỏi: Làm thế nào để tính toán công suất và số lượng tấm pin mặt trời và pin và công suất để chọn một nhà máy điện mặt trời. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng giải quyết vấn đề này và tôi sẽ cố gắng giải thích bằng ngôn ngữ đơn giản, không đi sâu vào chi tiết, cách thực hiện việc này.

Trước hết, bạn cần tìm hiểu lượng điện tiêu thụ mỗi ngày., điều này có thể được thực hiện bằng cách lấy chỉ số công tơ điện trung bình hàng tháng và chia cho 30 ngày. Vì vậy, chúng tôi nhận được mức tiêu thụ trung bình mỗi ngày. Ví dụ, tiêu chuẩn xã hội trong RO cho hai người là 234kW, tức là khoảng 8kWh điện mỗi ngày. Theo đó, chúng ta cần các tấm pin mặt trời để tạo ra cùng một lượng năng lượng mỗi ngày.

Tính toán số lượng tấm pin mặt trời và công suất của chúng

Kể từ khi các tấm pin mặt trời chỉ tạo ra năng lượng điện vào ban ngày, thì điều này trước hết phải được tính đến, cũng cần hiểu rằng sản lượng vào những ngày nhiều mây và vào mùa đông sẽ giảm rất nhiều, và có thể bằng 10-30% công suất của các tấm pin. Để đơn giản và thuận tiện, chúng tôi sẽ tính toán từ tháng 4 đến tháng 10, Theo thời gian trong ngày, sản xuất chính kéo dài từ 9 giờ sáng đến 5 giờ chiều, tức là 7-8 giờ một ngày... Vào mùa hè, khoảng thời gian tất nhiên sẽ dài hơn, từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn, nhưng trong những giờ này, sản lượng sẽ ít hơn nhiều so với danh nghĩa, vì vậy chúng tôi đang tính trung bình.

Vậy 4 tấm pin mặt trời có công suất 250W. (Tổng cộng 1000W). 8 kWh năng lượng sẽ được tạo ra mỗi ngày, tức là mỗi tháng nó là 240 kWh. Nhưng đây là một tính toán lý tưởng, như chúng tôi đã nói ở trên, vào những ngày nhiều mây, sản lượng sẽ ít hơn, vì vậy tốt hơn là nên lấy 70% sản lượng, 240 * 0,7 = 168 kWh. Đây là một phép tính trung bình không có tổn thất trong biến tần và pin. Ngoài ra, giá trị này có thể được sử dụng để tính toán mạng lưới nhà máy điện mặt trời không sử dụng pin.

Tính toán các tấm pin mặt trời

Công suất yêu cầu của các tấm pin mặt trời được tính toán theo thời tiết trong khu vực và cường độ bức xạ tại các thời điểm khác nhau trong năm. Các góc nghiêng theo chiều ngang và chiều dọc có tầm quan trọng lớn trong tính toán. Chỉ số này đặc biệt quan trọng nếu hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động quanh năm. Vị trí của thiết bị cũng sẽ phụ thuộc vào điều này. Nếu góc nghiêng không cần điều chỉnh, thì các tấm có thể được đặt trực tiếp trên mái của tòa nhà.

Biện pháp quan trọng nhất là tính toán các tấm pin mặt trời, số lượng mô-đun và hiệu quả của chúng. Dữ liệu được lấy cho tháng tốt nhất và kém nhất về hiệu quả năng lượng. Để tính toán cách điện tiêu chuẩn, diện tích 1 m2 được chọn, và để xác định công suất danh định, cần nhiệt độ 25C, với quang thông tiêu chuẩn là 1 kW / m2.

Việc xác định hiệu suất của pin năng lượng mặt trời trong tháng được thực hiện theo công thức sau: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. Các biến của nó tương ứng với các chỉ số sau:

• Esb - lượng năng lượng do pin tạo ra.
• Eins là kết quả của sự cách ly hàng tháng của 1 m2.
• η là giá trị của hiệu suất chung trong quá trình truyền dòng điện qua vật dẫn.
• Рсб là công suất định mức của bảng điều khiển năng lượng mặt trời.
• Rince là sức mạnh cách điện cao nhất của 1 m2 bề mặt Trái đất.

Khi tính toán, cần sử dụng các đơn vị giống nhau cho tất cả các chỉ tiêu. Thông thường, đây là jun hoặc kilowatt giờ. Bằng cách tính toán độ cách điện hàng tháng, bạn có thể dễ dàng xác định công suất danh định của bảng điều khiển năng lượng mặt trời cần để tạo ra lượng điện hàng tháng: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

Cần lưu ý rằng điện áp ở đầu ra của tấm pin mặt trời sẽ cao hơn từ 15-40% điện áp của pin. Khi sử dụng bộ điều khiển rẻ tiền, sự khác biệt này luôn bị lãng phí. Các mẫu xe hiện đại đắt tiền hơn có thể giảm con số này xuống còn 2-5%.

Bức xạ mặt trời có các xếp hạng công suất khác nhau, tùy thuộc vào mùa và tháng cụ thể. Công suất danh định của bảng điều khiển không thay đổi, do đó, việc lựa chọn chính xác vị trí lắp đặt của nó là rất quan trọng. Sử dụng các công thức trên, chỉ có thể xác định một số mô-đun gần đúng. Để có được giá trị chính xác với biên độ cần thiết, hãy tăng gấp đôi số tấm được lấy, hiệu chỉnh thời gian ban đêm, ngày nhiều mây, tuyết rơi và các yếu tố khác làm giảm hiệu quả của hệ thống.

Tính toán pin cho nhà máy điện mặt trời

Tiếp theo, chúng ta hãy chuyển sang tính toán dung lượng pin cho các tấm pin mặt trời. Số lượng và công suất của chúng phải sao cho năng lượng được lưu trữ trong chúng là đủ cho thời gian tối trong ngày, điều đáng xem là mức tiêu thụ điện vào ban đêm là nhỏ nhất so với hoạt động ban ngày.

Pin 100Ah lưu trữ khoảng 100A * 12V = 1200W. (một bóng đèn 100W sẽ hoạt động từ một pin như vậy trong 12 giờ). Vì vậy, nếu bạn tiêu thụ 2,4 kWh mỗi đêm. điện thì bạn cần lắp 2 bình ắc quy 100Ah mỗi bình. (12V), nhưng ở đây cần lưu ý rằng không mong muốn xả pin 100% và tốt hơn là không quá 70% -50%. Dựa trên điều này, chúng tôi nhận được rằng 2 pin 100Ah mỗi pin. sẽ lưu trữ 2400 * 0,7 = 1700Wh. Điều này đúng khi phóng điện với dòng điện nhỏ, khi đấu nối các hộ tiêu thụ mạnh thì xảy ra sụt áp và công suất thực sự giảm.

Nếu bạn muốn tính dung lượng pin cần thiết cho pin năng lượng mặt trời, dưới đây là bảng tương ứng (đối với hệ thống 12V.):

• Pin năng lượng mặt trời 50W. - pin 20-40 A.h.
• 100W. - 50-70 sáng.
• 150W. - 70-100 sáng.
• 200W. - 100-130 sáng
• 300W. - 150-250 sáng

Phân tích tính toán

Tính đến điều kiện thời tiết và công suất danh nghĩa của pin, chúng tôi có thể kết luận rằng pin 400 W ở Moscow sẽ không đủ để hỗ trợ chế độ khẩn cấp vào mùa hè. Mặc dù để cho, mức vượt quá mức khẩn cấp 80% có thể được coi là một lựa chọn chấp nhận được, đặc biệt là với hoạt động gián đoạn của biến tần, nhưng chỉ khi cần điện.

Hệ thống công suất thấp không được thiết kế để cung cấp điện trong nước suốt ngày đêm ngay cả trong mùa hè. Vì năng lượng trong các hệ thống như vậy rất quan trọng đối với sự tự tiêu thụ của bộ điều khiển sạc và biến tần. Vào mùa đông, năng lượng của bộ thu năng lượng mặt trời sẽ không đủ cho hoạt động của tất cả các thiết bị điện trong nhà, nhưng vào mùa hè, việc cung cấp điện không bị gián đoạn là điều hoàn toàn có thể chấp nhận được.

Khả năng của pin từ tính toán năng lượng cho Moscow:

• 500 W - tối thiểu cho trường hợp khẩn cấp là 80% từ tháng 5 đến cuối tháng 8;
• 600 W - giữa tháng 3 - tháng 9;
• 800 W - khi vượt quá mức khẩn cấp (trừ tháng 12 và tháng 1), nó cung cấp điện áp từ tháng 3 đến tháng 9;
• 1 kW - cung cấp mức tiêu thụ điện cơ bản cho gần như cả năm, nhưng vào mùa đông (tháng 12 và tháng 1), năng lượng có thể không đủ;
• 1,2 kW - cung cấp một chế độ vừa phải vào tháng Bảy, trong tháng Ba - tháng Chín là chế độ tiêu thụ điện cơ bản. Mức tối thiểu khẩn cấp rơi vào khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng 1;
• 2 kW - duy trì chế độ thoải mái, hoặc gần với nó trong khoảng tháng 5 - tháng 8 và cơ bản từ tháng 2 đến tháng 8. Nhưng trong những tháng dài đen tối, công suất thu năng lượng mặt trời này có thể không đủ;
• 3.2 kW - cung cấp một chế độ thoải mái cho tất cả các ngày dài và trong suốt cả năm cho phép bạn tính đến mức tối thiểu khẩn cấp;
• 5,3 kW - pin có công suất định mức, cho phép sử dụng điện gần như không giới hạn trong giai đoạn tháng 5 - tháng 8 và quanh năm ở chế độ cơ bản;
• 8 kW - công suất của pin năng lượng mặt trời, đảm bảo sử dụng điện quanh năm ở chế độ vừa phải;
• 13,5 kW - chế độ tiêu thụ điện năng thoải mái quanh năm.

Công suất biến tần và tổn thất

Bây giờ, đối với biến tần, nó cũng có hiệu suất riêng và con số này là khoảng 75-90%, tức là tất cả các giá trị thu được của sản xuất và dự trữ năng lượng có thể được quy vào các tỷ lệ phần trăm này. Do đó, tốt hơn là nên dự trữ gấp đôi dung lượng cho ắc quy, Vậy với mức tiêu thụ 2400Wh một đêm, hãy lắp 4 bình ắc quy có dung lượng 100Ah. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. Công suất của biến tần hiển thị tải danh định có thể được kết nối với nó., tức là số lượng và loại thiết bị gia dụng.

Kết quả là, chúng tôi nhận được một nhà máy điện mặt trời với công suất 2,5 kW:

1. Tấm năng lượng mặt trời 4 chiếc. 250W mỗi. Sản lượng mỗi tháng 170-240 kWh (36 nghìn rúp)
2. Mỗi pin 100Ah. 4 điều. cổ phiếu lên đến 4800 watt. (Pin AGM 50 nghìn rúp)
3. Biến tần Công suất định mức 2,4 kW của thiết bị được kết nối (27 nghìn)

Tổng 113 nghìn rúp. cho một bộ thiết bị.

Tải tối đa và tiêu thụ năng lượng trung bình

Hiện tại, không phải ai cũng có đủ khả năng để lắp đặt một trạm biến áp sử dụng năng lượng mặt trời trong ngôi nhà của họ. Tuy nhiên, khi lập kế hoạch lắp đặt chúng, trước tiên bạn cần phải tìm hiểu mức tải cao nhất nên dự kiến ​​khi các thiết bị gia dụng được bật, cũng như lượng điện trung bình mà chúng tiêu thụ mỗi ngày.

Mức tải tối đa được xác định dựa trên công suất tối đa của tất cả các thiết bị điện trong nhà, để khi bật nhiều thiết bị trong số chúng cùng một lúc, hệ thống trong nhà có thể đối phó với tải.

Để xác định mức tiêu thụ trung bình hàng ngày của từng thiết bị, công suất của thiết bị phải được nhân với thời gian hoạt động từ mạng mỗi ngày. Và tổng năng lượng tiêu thụ được tìm thấy bằng cách cộng tổng năng lượng từ tất cả các thiết bị trong nhà.

Việc xác định số liệu tiêu thụ năng lượng tổng thể sẽ cho phép bạn lập kế hoạch sử dụng hiệu quả năng lượng mặt trời do các tấm pin mặt trời tạo ra. Ngoài ra, các số liệu thu được giúp bạn có thể tính toán công suất của các tấm pin mặt trời cho gia đình, để bạn biết mình cần mua loại pin nào. Dung lượng của pin ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành của nó.

Thiết bị gia dụng điện, tiêu thụ điện

Bây giờ, liên quan đến người tiêu dùng và năng lực của họ, đây là những yếu tố chính:

• TV Led - 50-150W.
• Tủ lạnh loại A - 100-300W. (chỉ khi máy nén đang chạy)
• Máy tính xách tay - 20-50W
• Bóng đèn tiết kiệm năng lượng - 30W, LED 3-9W
• Nồi hơi treo tường (thiết bị điện tử + máy bơm tích hợp) - 70-130W.
• Bộ định tuyến - 10 - 20W.
• Máy lạnh 9 - 700-900W.
• E-mail Ấm trà - 1500W.
• Lò vi sóng - 500-700W.
• Máy giặt - 600 - 900W.
• DVR + 4 camera - 30-50W.

Tất cả các quyền hạn được chỉ định trong giờ hoạt động của thiết bị, cần lưu ý rằng hầu hết các thiết bị hoạt động trong thời gian ngắn, ấm đun nước trong 5 phút, tủ lạnh bật 2-3 giờ một lần trong một giờ để duy trì nhịp độ. Bơm nồi hơi cũng hoạt động khi nhiệt độ của chất làm mát được duy trì. Bạn cũng có thể tính toán các thiết bị khác theo nguyên tắc này.

Những gì bao gồm trong bộ hệ thống năng lượng mặt trời

Để có được dòng điện, việc mua các tấm pin mặt trời và kết nối chúng là không đủ. Hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm nhiều thiết bị kỹ thuật quan trọng như nhau, nhờ đó mà hiệu ứng mong muốn được tạo ra. Vì vậy, để ngôi nhà của bạn có nguồn điện thân thiện với môi trường, ngoài tấm pin mặt trời, bạn cần mua thêm 6 yếu tố cơ bản của hệ thống, đó là:

• máy phát điện;
• biến tần;
• ắc quy;
• bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời;
• tiêu dùng 230V;
• hộp kết nối.

Do đó, trước khi bắt đầu thiết kế lắp đặt và bố trí hệ thống quang điện, bạn phải hiểu rằng việc này đắt hơn nhiều so với việc mua các tấm pin mặt trời một mình.Tuổi thọ và hiệu quả sử dụng của các phần tử được chọn sẽ phụ thuộc vào số lượng mô-đun, loại và hãng sản xuất. Các đặc tính kỹ thuật được lựa chọn chính xác, độ tin cậy của thiết bị và vị trí của các tấm pin mặt trời sẽ là chìa khóa cho hiệu suất và độ bền chất lượng cao.

Tính số pin cho ngôi nhà

Để tính toán lượng pin bạn cần cho ngôi nhà của mình, bạn cần ước tính giá trị của một số thông số chính. Hãy xem xét mọi thứ theo thứ tự.

Tính toán tiêu thụ năng lượng

Để tính toán số lượng bảng yêu cầu, bạn cần bắt đầu bằng cách lập danh sách tất cả các thiết bị điện và thời gian hoạt động của chúng, có tính đến nguồn điện. Chỉ sau khi bạn vẽ mô tả kỹ thuật của hệ thống, bạn có thể tính toán tổng nhu cầu của ngôi nhà, đây là bước bắt buộc để tính toán số lượng tấm pin mặt trời. Bảng dưới đây cho thấy giá trị của từng thiết bị điện để giúp bạn tính toán.

Để tính toán chính xác chi phí điện năng trong nhà của bạn, tùy thuộc vào số lượng thiết bị, bạn có thể xem công suất của từng thiết bị riêng lẻ trong tài liệu kỹ thuật của nó hoặc trên Internet trên trang web của nhà sản xuất.

Sau khi tính toán xong, bạn cần sửa lại các giá trị, vì pin năng lượng mặt trời sử dụng 100% dòng điện một chiều, được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều với sự hỗ trợ của biến tần, do đó có tới 20% điện áp bị mất. . Bạn cũng nên tính đến thực tế là công suất khởi động của bất kỳ thiết bị điện nào cũng cao hơn nhiều lần so với công suất được nêu trong hộ chiếu, do đó, khi tính tổng lượng điện tiêu thụ, bạn cần để lại lỗi sẽ được sử dụng bởi biến tần cho vài giây đầu tiên khi thiết bị khởi động. Nếu có nhiều thiết bị mạnh như vậy trong nhà và chúng có thể được bật cùng lúc, thì tốt hơn là bạn nên bật một chế độ bật riêng để khởi động.

Xác định lượng năng lượng từ mặt trời trong một khu vực cụ thể

Lượng điện năng được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời phụ thuộc vào khu vực và bức xạ mặt trời. Các chỉ số này không thể được tính toán hoặc đo lường một cách độc lập, về điều này bạn cần liên hệ với đài khí tượng thủy văn hoặc sách tham khảo để có số liệu. Nó có thể được tìm thấy trên Internet, nó đủ để chỉ ra trong tìm kiếm thành phố của bạn và định nghĩa của bức xạ mặt trời. Sau khi bạn thu thập thông tin cần thiết, bạn cần sử dụng công thức sau để xác định lượng năng lượng:

Bức xạ mặt trời trung bình hàng năm: kW * h / m2 / ngày

Vì mặt trời chiếu vào các thời điểm khác nhau trong năm với mức độ bức xạ khác nhau, nên tính toán giá trị của nó dựa trên các chỉ số cho cả năm, tức là sử dụng giá trị trung bình, tất nhiên, nếu bạn muốn sử dụng các tấm pin mặt trời. quanh năm. Dựa trên dữ liệu được tính toán, bạn có thể xác định số lượng và công suất của mô-đun năng lượng mặt trời. Ví dụ, hãy xem xét các giá trị của Moscow, kè Kotelnicheskaya, vĩ độ 55,7.

Tuy nhiên, các chỉ số gần đúng này và công thức trên cho phép bạn tính toán chính xác nhất cho việc lựa chọn công suất và số lượng tấm pin mặt trời, ngoại trừ những trường hợp thời tiết có mưa hoặc nhiều mây kéo dài.

Tính số pin

Dựa trên các giá trị đã cho trước đó về mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị điện, cũng như mức bức xạ mặt trời, bạn có thể xác định lượng tấm pin mặt trời phù hợp để cung cấp điện cho ngôi nhà của mình.Vì vậy, chúng tôi lấy giá trị bức xạ từ bảng cho tháng hoặc khoảng thời gian mà bạn quan tâm, sau đó chúng tôi chia nó cho 1000. Giá trị thu được được gọi là pico-giờ, tính bằng 1000 W / m2. Và môđun mặt trời, đến lượt nó, tạo ra một lượng năng lượng như vậy, trong đó Pw là công suất, E là giá trị cách điện trong khoảng thời gian đã chọn, k là hệ số bằng 0,5 vào mùa hè và 0,7 vào mùa đông:

W = k Pw E / 1000

Hệ số W hiệu chỉnh đối với tổn thất điện năng không chỉ do biến tần tiêu thụ hoặc khe hở khởi động khi các thiết bị điện được tắt, mà còn cả tỷ lệ xiên của các chùm tia thay đổi trong ngày. Công thức trên và lượng năng lượng cần thiết tiêu thụ trong nhà (đã được tính toán trước đó) cho phép bạn xác định tổng công suất của mô-đun và từ đó hiểu bạn cần cung cấp đầy đủ bao nhiêu tấm pin mặt trời. Ngày nay, các loại pin được trình bày với công suất từ ​​50 W trở lên. Máy phát điện có thể được sử dụng để điều chỉnh giá trị cần thiết.

Điều rất quan trọng là không nên chọn các tấm pin mặt trời đầu cuối theo công suất tính toán, ví dụ, nếu mức tiêu thụ năng lượng trung bình của một ngôi nhà là 68W, bạn không nên mua một mô-đun có công suất 70W, tốt hơn là mua hai tấm pin 50W hoặc sử dụng điện mặt trời một phần, và không sử dụng lâu dài. Nhưng các chuyên gia khuyên rằng nếu bạn đã đặt một câu hỏi như cung cấp cho một ngôi nhà với dòng điện sinh thái, thì tốt hơn là tính toán chỉ số vượt quá.