Cum să calculați în mod optim parametrii unei instalații solare pentru nevoile dvs.?

Creat: 19 decembrie 2019

Foarte des, atunci când solicită selectarea echipamentului sau când aleg o centrală solară, clienții își pun întrebarea: Cum să calculăm puterea și numărul de panouri solare și baterii și ce putere să alegem o centrală solară. În acest articol vom încerca să abordăm această problemă și voi încerca să explic într-un limbaj simplu, fără a intra în detalii, cum să facem acest lucru.

În primul rând, trebuie să aflați câtă energie electrică consumați pe zi., acest lucru se poate face luând valorile medii lunare ale contorului de energie electrică și împărțind la 30 de zile. Deci, obținem consumul mediu pe zi. De exemplu, norma socială în RO pentru două persoane este de 234kW, ceea ce înseamnă aproximativ 8kWh de electricitate pe zi. În consecință, avem nevoie de panouri solare pentru a genera aceeași cantitate de energie pe zi.

Calculul numărului de panouri solare și a capacității acestora

Din moment ce panourile solare generează energie electrică numai în timpul zilei, atunci acest lucru trebuie luat în considerare în primul rând, merită, de asemenea, să înțelegem că producția în zilele înnorate și iarna este foarte redusă și poate reprezenta 10-30 la sută din puterea panourilor. Pentru simplitate și comoditate, vom calcula din aprilie până în octombrie, până la ora zilei, producția principală se desfășoară între orele 9:00 și 17:00, adică 7-8 ore pe zi... Vara, intervalele vor fi, desigur, mai mari, de la răsăritul soarelui până la apusul soarelui, dar în aceste ore producția va fi mult mai mică decât cea nominală, așa că avem o medie.

Deci 4 panouri solare cu o capacitate de 250W. (1000W total). Se vor genera 8 kWh de energie pe zi, adică pe lună este de 240 kWh. Dar acesta este un calcul ideal, așa cum am spus mai sus, în zilele înnorate, ieșirea va fi mai mică, deci este mai bine să luați 70% din ieșire, 240 * 0,7 = 168 kWh. Acesta este un calcul mediu fără pierderi în invertor și baterii. De asemenea, această valoare poate fi utilizată pentru calcularea unei centrale solare de rețea în care bateriile nu sunt utilizate.

Câtă energie poate furniza un panou solar pe zi?

Calculul cât poate oferi un panou solar pe zi este mai dificil. Ar trebui subliniat imediat că calculul aici va fi destul de aproximativ, deoarece sursa (în acest caz, soarele) este instabilă. Există mai mulți factori de luat în considerare aici:

• putere fabrică panou;
• nivelul de insolație din zona dvs. în timpul anului;
• pierderile planificate în timpul funcționării bateriei.

Cu puterea maximă din fabrică, totul este clar - este indicat în pașaportul produsului. Dar acest lucru nu înseamnă deloc că, în practică, panoul solar va funcționa cu o astfel de putere. Producția reală de energie depinde de nivelul de insolație - cantitatea de lumină pe care panoul o poate primi pe parcursul anului (și în diferite regiuni este foarte diferită) și de toate scurgerile de energie viitoare (de exemplu, la încărcarea / descărcarea bateriilor, controlerul funcționare etc.) ... Eficiența bateriei este influențată și de instalarea corectă a panoului, capacitatea de a-și schimba panta, curățenia fotocelulelor (panourile trebuie curățate în mod regulat de zăpadă, praf și murdărie).

Deci, puterea bateriei solare vara și iarna sunt două valori diferite. Acestea sunt calculate după cum urmează:

• Puterea din fabrică a panoului (pot fi diferite) se înmulțește cu nivelul mediu lunar de insolație pentru regiunea dorită în timpul verii (se ia indicatorul superior). Acest lucru este apoi înmulțit cu un factor de corecție de vară de 0,5. Cifra rezultată va însemna puterea reală a bateriei solare vara.
• Puterea din fabrică a panoului este înmulțită cu nivelul mediu lunar de insolație pentru o anumită regiune în cea mai întunecată lună de iarnă și apoi înmulțit cu un factor de corecție pentru iarnă egal cu 0,7. Cifra rezultată va însemna puterea reală a bateriei în timpul iernii.

Diferența dintre puterea bateriei solare de iarnă și vară poate fi în regiunile cu un climat temperat la fiecare 5-6 ori. După ce ați aflat puterea reală a bateriei, ar trebui să reveniți la consumul de energie. Pentru a face acest lucru, la indicatorul calculat anterior pentru casă, trebuie să adăugați dimensiunea pierderilor din funcționarea instalației solare în sine (în principal baterii). De exemplu, dacă astfel de pierderi sunt de 25%, atunci cheltuielile gospodăriei ar trebui să fie înmulțite cu 1,25. Se va dovedi un consum real de energie în timpul funcționării tuturor dispozitivelor din casă și a bateriei solare în sine.

Și, în cele din urmă, rămâne să aflăm câte panouri vor fi necesare pentru a vă furniza electricitatea locuinței. Numărul lor va fi lansat în iarnă și vară diferite. Pentru a face acest lucru, împărțiți cantitatea totală de energie consumată în casă (inclusiv depășirea bateriei) la puterea bateriei. Atunci când este împărțit la puterea de iarnă, acesta oferă numărul de panouri necesare în timpul iernii. Când este împărțit de puterea de vară, vara. Trebuie remarcat faptul că diferența va fi, de asemenea, de aproximativ 5 ori. Acum, cunoscând costul și numărul necesar de panouri, puteți calcula cât de profitabilă este instalarea lor în casa dvs.

Calculul bateriilor pentru o centrală solară

În continuare, să trecem la calcularea capacității bateriei pentru panourile solare. Cantitatea și capacitatea lor trebuie să fie de așa natură încât energia stocată în ele să fie suficientă pentru timpul întunecat al zilei, merită să considerăm că consumul de energie electrică pe timp de noapte este minim, în comparație cu activitatea din timpul zilei.

Baterie de 100 Ah stochează aproximativ 100A * 12V = 1200W. (un bec de 100W va funcționa dintr-o astfel de baterie timp de 12 ore). Deci, dacă consumați 2,4 kWh pe noapte. electricitate, atunci trebuie să instalați 2 baterii de câte 100Ah fiecare. (12V), dar aici trebuie avut în vedere faptul că nu este de dorit să descărcați bateriile cu 100% și mai bine nu mai mult de 70% -50%. Pe baza acestui lucru, obținem cele 2 baterii de 100Ah fiecare. va stoca 2400 * 0,7 = 1700Wh. Acest lucru este adevărat atunci când descărcați cu curenți mici, atunci când conectați consumatori puternici, se produce o cădere de tensiune și capacitatea scade de fapt.

Dacă doriți să calculați cantitatea de baterie necesară pentru o baterie solară, mai jos este un tabel de corespondență (pentru un sistem de 12 V.):

• Baterie solara 50W. - baterie 20-40 A.h.
• 100W. - 50-70 A.h.
• 150W. - 70-100 A.h.
• 200W. - 100-130 A.h.
• 300W. - 150-250 A.h.

Calculul panourilor solare pentru o casă privată sau o cabană de vară

Regiuni: Moscova, Novosibirsk, Krasnodar.
Instalarea panourilor solare pentru alimentarea cu energie a casei necesită un calcul preliminar atent. Capacitățile acestor echipamente sunt limitate și depind în mare măsură de condițiile externe:

• localizarea geografică a regiunii
• condițiile climatice și meteo
• orele de lumina zilei

Performanța complexului depinde întotdeauna de condițiile externe. Același set de echipamente în condiții diferite demonstrează rezultate diferite între ele, prin urmare, în fiecare caz, va fi necesar un calcul specializat. Poate fi comandat de la organizații specializate sau realizat independent. Să aruncăm o privire la modul de calculare a panourilor solare pentru casa dvs. pentru a obține o centrală eficientă de generare a energiei.

Nevoile de energie electrică

Calculul panourilor solare pentru o reședință de vară sau o casă privată trebuie să înceapă cu determinarea nevoilor de energie electrică. Această valoare poate fi găsită din citirile contorului de energie electrică sau calculată prin consumul de energie al fiecărui consumator și timpul de utilizare al acestuia. A doua opțiune este mult mai complicată și plină de erori, prin urmare este mai corect să fii ghidat de citirile contorului.

Numărul de zile însorite

Al doilea pas va fi determinarea numărului de zile însorite din regiune, a lungimii orelor de vară în funcție de anotimpuri.În aplicațiile SNiP există o hartă a insolării regiunilor din Rusia, care oferă cantitatea de energie solară din diferite părți ale țării. Determină cantitatea medie anuală de energie disponibilă pentru un anumit oraș sau regiune. Aceasta este o valoare importantă care demonstrează limita superioară a capacităților echipamentelor într-o anumită locație.

După ce ați stabilit aceste valori, puteți începe să calculați puterea panourilor solare pentru casa dvs.

Calculul puterii panourilor solare

Începând calculul bateriei solare, ar trebui să se țină seama de faptul că orele de zi sunt un indicator predominant geografic. La calcularea panourilor solare pentru o casă, trebuie să se procedeze din producția efectivă de energie, care scade semnificativ dimineața și seara din cauza scăderii intensității strălucirii soarelui.

De obicei, în timpul verii, se observă performanța maximă a panourilor între orele 9:00 și 16:00, iar în restul zilei dau 20-30% din puterea lor. În plus, condițiile meteorologice fac ajustări semnificative, care pot reduce producția de energie la jumătate sau mai mult. Prin urmare, performanța reală a bateriei solare ar trebui să fie luată la maximum jumătate din cea indicată în pașaport și cantitatea de energie ar trebui calculată pentru 70% din durata orelor de zi.

Experții recomandă să nu țină cont deloc de ore de dimineață și de seară în calcule, referindu-le la marja de siguranță necesară a sistemului. În plus, este necesar să se țină seama de cele mai nefavorabile condiții și să le adăugați un anumit procent din impactul factorilor negativi.

Acest lucru nu va fi de prisos, deoarece unele detalii sunt întotdeauna lăsate necunoscute, care modifică semnificativ condițiile de funcționare și puterea necesară a panourilor solare pe metru pătrat.

Formulă

Formula pentru calcularea panourilor solare este următoarea:

Psp = Ep * k * Pin / Eins,

• unde Psp este puterea panoului solar
• Ep este cantitatea zilnică de energie necesară pentru a alimenta toți consumatorii acasă
• K - factor de pierdere, de obicei egal cu 1,2-1,4
• Pinii - puterea de insolație pe suprafața pământului
• Eins - valoarea tabelară a insolației lunare medii într-o anumită regiune

Folosind această formulă, găsiți puterea necesară a bateriei solare pe 1 mp. metru. Conform puterii, se determină câte panouri solare sunt necesare pentru o casă privată, calculul numărului de panouri se face prin împărțirea valorii totale la parametrii unui element.

Calculul capacității bateriei pentru panourile solare

Capacitatea bateriilor trebuie să corespundă performanțelor panourilor solare și să asigure consumul casei atât în ​​timpul zilei, cât și noaptea. Este necesar să limitați capacitatea bateriilor pentru a nu risipi bani în plus. Cu toate acestea, este necesar să aveți o anumită rezervă de capacitate, deoarece bateriile nu pot fi descărcate complet.

Cantitatea de descărcare permisă pentru fiecare tip de baterie este diferită, de exemplu, încărcarea bateriilor auto poate fi consumată doar până la 50%. Cea mai bună opțiune este să aveți o sursă zilnică de energie. Nu este practic să aveți mai multe, deoarece acest lucru va crește foarte mult costul sistemului. O alimentare mai mică poate lăsa locuitorii casei fără electricitate în cazul unor condiții externe nefavorabile.

În plus, este necesar să se ia în considerare eficiența bateriilor, a invertorului și posibilitatea unei funcționări defectuoase a panourilor solare din cauza vremii nefavorabile, a zăpezii la suprafața fotocelulei etc. Aceste pierderi sunt de obicei estimate la 40%, dar eficiența controlerului trebuie adăugată acestora.

Este important, deoarece unele modele nu au practic niciun efect asupra procesului de transfer de energie, dar modelele mai ieftine sunt capabile să reducă transmisia cu 20%.

Calculul și selecția invertorului

Calculul centralei solare este completat prin alegerea puterii invertorului. Acesta este un dispozitiv care convertește curentul continuu de la baterii în tensiune alternativă cu parametri standard de 220 V 50 Hz.

Cea mai simplă opțiune pentru calcularea puterii unui invertor este de a determina nevoile zilnice ale casei de energie electrică (conform citirilor contorului), la care invertorul trebuie să corespundă. Pentru a lua în considerare posibilele situații de forță majoră, luați în considerare sarcina maximă, înmulțind consumul zilnic cu un factor de 1,3.

Există o altă opțiune pentru calcularea invertorului - în funcție de performanța panourilor solare și a capacității bateriei. Legează rezultatul de echipamentul disponibil, dar inițial a fost calculat pe baza consumului zilnic de energie în același mod, astfel încât ambele opțiuni sunt practic egale. În acest sens, calculul unei centrale solare pentru casă poate fi considerat complet și se poate trece la crearea directă a kitului.

Alegerea unui invertor gata făcut, ca în cazul bateriilor, se face prin selectarea unui dispozitiv în funcție de datele primite. Este recomandat să alegeți un invertor care are o performanță ușor crescută de 10-15% pentru a compensa scăderea performanței în timp.

Puterea și pierderile invertorului

Acum, în ceea ce privește invertorul, acesta are, de asemenea, propria eficiență, care este de aproximativ 75-90%, adică toate valorile obținute ale producției și rezervei de energie pot fi atribuite acestor procente. Ca rezultat, este mai bine să luați o rezervă dublă de capacitate pentru baterii, deci cu un consum de 2400Wh pe noapte, instalați 4 baterii cu o capacitate de 100Ah. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. Puterea invertorului arată sarcina nominală care poate fi conectată la acesta., adică numărul și tipul aparatelor de uz casnic.

Ca rezultat, obținem o centrală solară de 2,5 kW:

1. Panouri solare 4buc. 250W fiecare. Generare pe lună 170-240 kWh (36 mii ruble)
2. Baterie de 100 Ah fiecare. 4 lucruri. stoc până la 4800 wați. (Baterii AGM 50 mii ruble)
3. Putere nominală a invertorului de 2,4 kW a echipamentului conectat (27 mii)

Total 113 mii de ruble. pentru un set de echipamente.

Opțiuni de calcul

Există doar două metode pentru a calcula puterea panourilor solare pentru o casă și o reședință de vară. Se recomandă ca înainte de instalarea panourilor solare să înregistrați datele despre energia consumată timp de câteva luni pentru a avea o valoare medie.

Sau calculați puterea totală a aparatelor de uz casnic pe care le utilizați în mod constant. Se află în documentele tehnice pentru aparatele electrice. De asemenea, îl puteți găsi pe Internet introducând numele modelului în bara de căutare.

Cunoscând puterea aparatelor utilizate în casă, ar trebui să fie înmulțită cu timpul în care funcționează în timpul zilei. Toate datele primite sunt adăugate. Aceasta va fi figura pentru orientare.

Dacă intenționați să instalați un invertor cu un controler, acestea trebuie luate în considerare și la calcularea puterii totale a panourilor solare instalate într-o casă sau o cabană de vară.

Putere electrocasnice, consum de energie electrică

Acum, în ceea ce privește consumatorii și capacitatea acestora, iată principalele:

• Televizor LED - 50-150W.
• Frigider clasa A - 100-300W. (numai când compresorul funcționează)
• Caiet - 20-50W
• Lampă cu economie de energie - 30W, LED 3-9W
• Cazan de perete (electronică + pompă încorporată) - 70-130W.
• Router - 10-20W.
• Aer condiționat 9 - 700-900W.
• E-mail Ceainic - 1500W.
• Cuptor cu microunde - 500-700W.
• Mașină de spălat - 600 - 900W.
• DVR + 4 camere - 30-50W.

Toate puterile sunt indicate pe oră de funcționare a dispozitivului, trebuie avut în vedere că majoritatea dispozitivelor funcționează pentru o perioadă scurtă de timp, ceainicul este încălzit timp de 5 minute, frigiderul pornește la fiecare 2-3 ore timp de o oră pentru a menține ritmul. Pompa cazanului funcționează și pe măsură ce temperatura lichidului de răcire este menținută. De asemenea, puteți calcula alte dispozitive conform acestui principiu.

Cum să calculați în mod optim parametrii unei instalații solare pentru nevoile dvs.?

Înainte de a utiliza orice surse alternative de energie electrică, ar trebui să efectuați un audit energetic al sistemului dvs. de consum, pe baza căruia ar trebui luate măsuri pentru optimizarea consumului de energie.De exemplu: înlocuirea tuturor becurilor incandescente dintr-o casă cu LED-uri, care, cu aceeași lumină, consumă de 10 ori mai puțină energie poate duce la mai mult de jumătate din consumul de energie din casă în ansamblu.

Pentru a calcula corect o centrală solară pentru nevoile noastre, trebuie să determinăm doar 4 parametri:

1. Puterea totală a panoului
2. Capacitatea totală a bateriilor (tamponul în care se acumulează curentul).
3. Ce controler de încărcare a bateriei este necesar?
4. Ce fel de invertor este necesar (un dispozitiv care convertește tensiunea bateriei în tensiune de rețea)?

Deci, în ordine:

Primul. Puterea totală a panourilor solare

Se definește după cum urmează: trebuie să calculăm cât consumăm kW pe zi, adică luăm puterea dispozitivului, îl multiplicăm cu numărul de ore de funcționare necesare pe zi și rezumăm datele obținute de la toate dispozitivele. Obținem o anumită cifră de kW pe zi de care avem nevoie.

Sau chiar mai simplu și mai precis (dacă este posibil) dacă aveți deja energie electrică și există un contor pe care plătiți lunar pentru kilowati-ore „arși”: Luăm cifra medie lunară din kilowați „înfășurați”, o împărțim până la 30 (zile) și obțineți un indicator necesar!

De exemplu: am ajuns la concluzia că avem nevoie de până la 9 kW de energie electrică pe zi (270 kW pe lună).

Puterea zilnică generată de panou este determinată de înmulțirea puterii maxime a panoului cu 5 ore de funcționare pe zi (orele de zi sunt de obicei chiar iarna de la începutul zorilor până la amurgul târziu timp de cel puțin 9 ore, dar înnorarea și precipitațiile sunt suprapuse aici care reduc performanța panoului, deci luăm 5 ore de lucru la putere maximă). De exemplu: modelul panoului solar EW-310W înmulțit cu 5 ore = putere zilnică de 1550W, adică 1,55kW pe zi

Astfel, pentru a obține necesarul de 9 kW de energie pe zi, avem nevoie de 6 panouri EW-310-A ​​care vor genera un total de 9,3 kW de energie electrică pe zi.

Al 2-lea. Capacitatea totală a bateriilor în amperi-ore.

Cei 9,3 kW de electricitate rezultați în timpul zilei trebuie depozitați undeva. O baterie 100% încărcată 100% stochează aproximativ 1kW de energie electrică (până la aproximativ 80-90% descărcare).

Deci, pentru a „găzdui” 9,3kW, trebuie să înmulțim numărul de kilowați cu 100 și vom obține dimensiunea bufferului necesar pentru baterie în Amperi capabili să găzduiască kilowatul nostru 9,3 X 100 = 930 Amperi de capacitate de care avem nevoie.

Apoi, trebuie să luăm cel puțin 70% din „rezervă”: în primul rând, astfel încât bateriile să nu se descarce prea adânc, adică neexploatat la limită. Și în al doilea rând ... dintr-o dată, în unele zile avem nevoie de un consum crescut de nu 7 - 11 kW, așa cum se consumă de obicei, dar să spunem 15 kW. În consecință, 930 Amperi + 70% = 1.581 Amperi!

Rotunjim această cifră în multipli de 200 Amperi și obținem 1.600 Amperi.

Luați baterii de 200 de amperi, de exemplu. În total, avem nevoie de 8 bucăți de baterii ca tampon.

Pe o notă: tamponul din sistemele solare, spre deosebire de sistemele eoliene, nu are sens să îl facă prea mare din motivul că sarcina tamponului acumulatorului este de a acumula și stoca energie până când este re-alimentată. Generatoarele eoliene s-ar putea să nu aibă acest venit timp de câteva zile la rând (perioadă calmă), dar panourile solare nu pot avea acest lucru (ei bine, nu există așa ceva care să nu se ivească câteva zile la rând dacă nu vă aflați în nord) Stâlp). Zorile sunt în fiecare zi, ceea ce înseamnă că există o taxă în fiecare zi!

A treia. Ce controler este necesar?

Controlerul este inima sistemului solar și eficiența și performanța acestuia depind în general de acesta.

Exemplu: un controler, datorită fabricabilității sale, este capabil să „stoarcă” de 2 ori mai multă energie electrică din aceeași gamă de panouri solare în baterii decât celălalt.

IMPORTANT! - Controlerul trebuie să fie de înaltă tensiune din partea panourilor solare (pentru a permite asamblarea panourilor în ansambluri succesive, adică pentru a crește tensiunea). Aceasta este ceea ce asigură în condiții deloc apropiate de savana africană (nu multe zile însorite + zile scurte de lumină iarna) generarea normală a unei centrale solare.

Deci, avem 6 panouri de 310W (1860W putere instalată), controlerul optim ar fi un controler capabil să asigure conexiune serială cel puțin până la 2 (ideal până la 3) într-un ansamblu de înaltă tensiune pentru a asigura generarea lor pe nor zile.

În plus, aceste ansambluri de înaltă tensiune (dacă există 2 panouri, atunci în cazul nostru vor fi 3 dintre ele), (dacă există 3 panouri în serie, atunci vor exista 2 astfel de ansambluri) sunt conectate în paralel la un singur controler .

De exemplu: panoul solar EW-310W are o tensiune în circuit deschis de 46 volți și un curent de aproximativ 9 amperi, pentru a conecta 3 astfel de panouri în serie într-un ansamblu și apoi a conecta 2 astfel de ansambluri în paralel, avem nevoie de un controler care poate rezista la o tensiune de intrare de 140 volți și un curent de cel puțin 20 Ampere

Al 4-lea. Ce fel de invertor este necesar?

Este important să determinați ce sarcină maximă de vârf veți conecta la rețea în același timp (puteți pur și simplu să adăugați puterea tuturor aparatelor electrice din casă). Și pentru acest indicator ar trebui să alegeți un invertor într-o gamă largă de capacități de la 1,3 kW la 570 kW (oferim mai mult de 30 de modele de invertoare MAC de înaltă calitate).
Înapoi la lista de întrebări