Расчёт солнечных батарей
Приветствую вас на сайте е-ветерок.ру, сегодня я хочу вам рассказывать о том сколько нужно солнечных батарей для дома или дачи, частного дома и пр. В этой статье не будет формул и сложных вычислений, я попробую донести всё простыми словами, понятными для любого человека. Статья обещает быть не маленькой, но я думаю вы не зря потратите своё время, оставляйте комментарии под статьёй.
Самое главное чтобы определится с количеством солнечных батарей надо понимать на что они способны, сколько энергии может дать одна солнечная панель, чтобы определить нужное количество. А также нужно понимать что кроме самих панелей понадобятся аккумуляторы, контроллер заряда, и преобразователь напряжения (инвертор).
Расчёт мощности солнечных батарей
Чтобы рассчитать необходимую мощность солнечных батарей нужно знать сколько энергии вы потребляете. Например если ваше потребление энергии составляет 100кВт*ч в месяц (показания можно посмотреть по счётчику электроэнергии), то соответственно вам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали такое количество энергии.
Сами солнечные батареи вырабатывают солнечную энергию только в светлое время суток. И выдают свою паспортную мощность только при наличие чистого неба и падении солнечных лучей под прямым углом. При падении солнца под углами мощность и выработка электроэнергии заметно падает, и чем острее угол падения солнечных лучей тем падение мощности больше. В пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз, даже при лёгких облачках и дымке мощность солнечных батарей падает в 2-3 раза, и это всё надо учитывать.
При расчёте лучше брать рабочее время, при котором солнечные батареи работают почти на всю мощность, равным 7 часов, это с 9 утра до 4 часов вечера. Панели конечно летом будут работать от рассвета до заката, но утром и вечером выработка будет совсем небольшая, по объёму всего 20-30% от общей дневной выработки, а 70% энергии будет вырабатываться в интервале с 9 до 16 часов.
Таким образом массив панелей мощностью 1кВт (1000ватт) за летний солнечный день выдаст за период с 9-ти до 16-ти часов 7 кВт*ч электроэнергии, и 210кВт*ч в месяц. Плюс ещё 3кВт (30%) за утро и вечер, но пускай это будет запасом так-как возможна переменная облачность. И панели у нас установлены стационарно, и угол падения солнечных лучей изменяется, от этого естественно панели не будут выдавать свою мощность на 100%. Я думаю понятно что если массив панелей будет на 2кВт, то выработка энергии будет 420кВт*ч в месяц. А если будет одна панелька на 100 ватт, то в день она будет давать всего 700 ватт*ч энергии, а в месяц 21кВт.
Неплохо иметь 210кВт*ч в месяц с массива мощностью всего 1кВт, но здесь не всё так просто
Во-первых не бывает такого что все 30 дней в месяце солнечные, поэтому надо посмотреть архив погоды по региону и узнать сколько примерно пасмурных дней по месяцам. В итоге наверно 5-6 дней точно будут пасмурные, когда солнечные панели и половины электроэнергии не будут вырабатывать. Значит можно смело вычеркнуть 4 дня, и получится уже не 210кВт*ч, а 186кВт*ч
Так-же нужно понимать что весной и осенью световой день короче и облачных дней значительно больше, поэтому если вы хотите пользоваться солнечной энергией с марта по октябрь, то нужно увеличить массив солнечных батарей на 30-50% в зависимости от конкретного региона.
Но это ещё не всё, также есть серьёзные потери в аккумуляторах, и в преобразователей (инверторе), которые тоже надо учитывать, об этом далее.
Про зиму я пока говорить не буду так-как это время совсем плачевное по выработке электроэнергии, и тут когда неделями нет солнца, уже никакой массив солнечных батарей не поможет, и нужно будет или питаться от сети в такие периоды, или ставить бензогенератор. Хорошо помогает также установка ветрогенератора, зимой он становится основным источником выработки электроэнергии, но если конечно в вашем регионе ветренные зимы, и ветрогенератор достаточной мощности.
Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей
Примерно так выглядит солнечная электростанция внутри дома
Ещё один пример установленных аккумуляторов и универсального контроллера для солнечных батарей
Самый минимальный запас ёмкости аккумуляторов, который просто необходим должен быть такой чтобы пережить тёмное время суток. Например если у вас с вечера и до утра потребляется 3кВт*ч энергии, то в аккумуляторах должен быть такой запас энергии.
Если аккумулятор 12 вольт 200 Ач, то энергии в нём поместиться 12*200=2400 ватт (2,4кВт). Но аккумуляторы нельзя разряжать на 100%. Специализированные АКБ можно разряжать максимум до 70%, если больше то они быстро деградируют. Если вы устанавливаете обычные автомобильные АКБ, то их можно разряжать максимум на 50%. По-этому, нужно ставить аккумуляторов в два раза больше чем требуется, иначе их придётся менять каждый год или даже раньше.
Оптимальный запас еъёмкости АКБ это суточный запас энергии в аккумуляторах. Например если у вас суточное потребление 10кВт*ч, то рабочая ёмкость АКБ должна быть именно такой. Тогда вы без проблем сможете переживать 1-2 пасмурных дня, без перебоев. При этом в обычные дни в течение суток аккумуляторы будут разряжаться всего на 20-30%, и это продлит их недолгую жизнь.
Ещё одна немаловажная делать это КПД свинцово-кислотных аккумуляторов, который равен примерно 80%. То-есть аккумулятор при полном заряде берёт на 20% больше энергии чем потом сможет отдать. КПД зависит от тока заряда и разряда, и чем больше токи заряда и разряда тем ниже КПД. Например если у вас аккумулятор на 200Ач, и вы через инвертор подключаете электрический чайник на 2кВт, то напряжение на АКБ резко упадёт, так-как ток разряда АКБ будет около 250Ампер, и КПД отдачи энергии упадёт до 40-50%. Также если заряжать АКБ большим током, то КПД будет резко снижаться.
Также инвертор (преобразователь энергии 12/24/48 в 220в) имеет КПД 70-80%.
Учитывая потери полученной от солнечных батарей энергии в аккумуляторах, и на преобразовании постоянного напряжения в переменное 220в, общие потери составят порядка 40%. Это значит что запас ёмкости аккумуляторов нужно увеличивать на 40%, и так-же увеличивать массив солнечных батарей на 40%, чтобы компенсировать эти потери.
Но и это ещё не все потери. Существует два типа контроллеров заряда аккумуляторов от солнечных батарей, и без них не обойтись. PWM(ШИМ) контроллеры более простые и дешёвые, они не могут трансформировать энергию, и потому солнечные панели не могут отдать а АКБ всю свою мощность, максимум 80% от паспортной мощности. А вот MPPT контроллеры отслеживают точку максимальной мощности и преобразуют энергию снижая напряжение и увеличивая ток зарядки, в итоге увеличивают отдачу солнечных батарей до 99%. Поэтому если вы ставите более дешёвый PWM контроллер, то увеличивайте массив солнечных батарей ещё на 20%.
Расчёт солнечных батарей для частного дома или дачи
Если вы не знаете ваше потребление и только планируете скажем запитать дачу от солнечных батарей, то потребление считается достаточно просто. Например у вас на даче будет работать холодильник, который по паспорту потребляет 370кВт*ч в год, значит в месяц он будет потреблять всего 30.8кВт *ч энергии, а в день 1.02кВт*ч. Также свет, например лампочки у вас энергосберегающие скажем по 12 ватт каждая, их 5 штук и светят они в среднем по 5 часов в сутки. Это значит что в сутки ваш свет будет потреблять 12*5*5=300 ватт*ч энергии, а за месяц «нагорит» 9кВт*ч. Также можно почитать потребление насоса, телевизора и всего другого что у вас есть, сложить всё и получится ваше суточное потребление энергии, а там умножить на месяц и получится некая примерная цифра.
Например у вас получилось в месяц 70кВт*ч энергии, прибавляем 40% энергии, которая будет теряться в АКБ, инверторе и пр. Значит нам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали примерно 100кВт*ч. Это значит 100:30:7=0,476кВт. Получается нужен массив батарей мощностью 0,5кВт. Но такого массива батарей будет хватать только летом, даже весной и осенью при пасмурных днях будут перебои с электричеством, поэтому надо увеличивать массив батарей в два раза.
В итоге вышеизложенного в вкратце расчёт количества солнечных батарей выглядит так:
Пример: Потребление частного дом 300кВт*ч в месяц, разделим на 30 дней = 7кВт, разделим 10кВт на 7 часов, получится 1,42кВт. Прибавим к этой цифре 40% потерь на АКБ и в инверторе, 1,42+0,568=1988ватт. В итоге для питания частного дома в летнее время нужен массив в 2кВт. Но чтобы даже весной и осенью получать достаточно энергии лучше увеличить массив на 50%, то-есть ещё плюс 1кВт. А зимой в продолжительные пасмурные периоды использовать или бензогенератор, или установить ветрогенератор мощностью не менее 2кВт. Более конкретно можно рассчитать основываясь на данных архива погоды по региону.
Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов
Цены на солнечные батареи и оборудование сейчас достаточно разнятся, одна и также продукция может по цене в разы отличаться у разных продавцов, поэтому ищите дешевле, и у проверенных временем продавцов. Цены на солнечные батареи сейчас в среднем 70 рублей за ватт, то-есть массив батарей в 1кВт обойдётся примерно в 70т.руб, но чем больше партия тем больше скидки и дешевле доставка.
Качественные специализированные аккумуляторы стоят дорого, аккумулятор 12в 200Ач обойдётся в среднем в 15-20т.рублей. Я использую вот такие акб, про них написано в этой статье Аккумуляторы для солнечных батарей Автомобильные в два раза дешевле, но их надо ставить в два раза больше чтобы они прослужили хотябы лет пять. А так-же автомобильные АКБ нельзя ставить в жилых помещениях так-как они не герметичны. Специализированные при разряде не блолее 50% прослужат 6-10 лет, и они герметичные, ничего не выделяют. Можно купить и дешевле если брать крупную партию, обычно продавцы дают приличные скидки.
Остальное оборудование наверно индивидуально, инверторы бывают разные, и по мощности, и по форме синусоиды, и по цене. Так-же и контроллеры заряда могут быть как дорогие со всеми функциями, в том числе с о связью с ПК и удалённым доступом через интернет.
Источник
Опыт использования 2-х солнечных батарей 100P12-EX по 100 Вт поликристалл
Прошел почти год как я использую солнечные батареи на даче и два ветряка. Две панели по 100 ватт были приобретены в прошлом году в (май 2013 год), обошлись мне в 7100 рублей каждая. На данный момент проработали, лето, зиму, сейчас конец марта 2014 год. Солнечные батареи оправдали все надежды, выдавали свои заявленные характеристики, вообще к самим панелям пока нареканий нет. В отличие от монокристаллических, поликристаллические дают чуть больше энергии в пасмурную погоду, что хорошо в наших климатических условиях.
На даче минимальное энергопотребление, это светодиодные ленты, три шт. по 1м. длинной, потребление каждой 0,5А. плюс на улице пара светодиодных лампочек. Небольшой телевизор на 12вольт. 21дюйм экран. А так же зарядники для телефонов планшетов и интернет 3джи вай-фай роутер, в общем полный набор для доступа в интернет. Так же имеется дешевый инвертор 12/220вольт, через который иногда включаю маленькую балкарку, кипятильник, паяльник пр. В среднем энергопотребление 300-500ватт энергии в сутки.
Сначала у меня были два самодельных ветрогенератора, к которым я изготовил самодельный балластный регулятор. С появлением панелей надобность летом в ветряках отпала, а солнечные панели я подключил к этому балластному регулятору. Подробнее о этом самодельном контроллере можно узнать в других статьях из раздела.
На фото эти ветряки
В общем летом, и до самого конца сентября мне хватало всего одной солнечной батареи, вторая просто висела на стенке и не была подключена. При каждодневном солнце аккумуляторы, которых было 3шт. по 60А/ч очень быстро заряжались. И это не удивительно, панель давала мощность до 70ватт в час в при ярком солнце, а за темное время суток с аккумуляторов бралось всего около 150ватт. К 10-ти часам утра аккумуляторы обычно уже полностью заряжены.
В общем до осени было все круто, но когда на дворе уже стоял ноябрь, то уже две панели в пасмурные дни не могли за световой день и 200 ватт выдать. В условиях постоянной пасмурной погоды аккумуляторы сильно разрядились и приходилось экономить электричество и ждать, когда же выйдет солнце. Кстати многие спрашивают, сколько панели дают в пасмурную погоду — по-разному, зависит от освещенности. Если днем солнце перекроет на короткое время тучка, то ток падает с 5,7А до 2-3А. А если небо туго затянуло тучами, то ток всего 0,2-0,4А. Кстати не смотря на то что панели по 100 ватт без умного контроллера реальная мощность доходит только до 70 ватт, чтобы получить всю мощность нужно использовать МРРТ контроллеры. У меня же вообще тогда был самодельный, но правда вполне рабочий.
Фото этих панелей, они сейчас подняты по выше, закреплены на самой крыше чтобы зимой низкое солнце утром и вечером больше времени попадало на панели
В декабре вместе с солнечными батареями уже трудились два самодельных ветряка номинальной мощностью по 100 ватт. Но солнца совсем не-было по подсчетам от панелей за световой день энергии приходило всего 30-60ватт. Так же и ветра почти не-было, поэтому аккумуляторы уже много дней прибывали в полном разряде, хватало их только на освещение. Если бы стоял заводской контроллер, то он давно бы отключил аккумуляторы, но я высаживал аккумуляторы даже до 7вольт. В общем к весне они были еле живые. Изначальная емкость аккумуляторов была180А/ч стала всего около 20А/ч. Это я к тому что не высаживайте так аккумуляторы, иначе придется скоро новые покупать. Аккумуляторы правда отдельная тема и об этом в других статьях.
Зима не лучшее время для выработки солнечной энергии. А с ветром в мой местности всегда проблемы, нормальный ветер бывает один два раза в месяц. В новогодние праздники 16 дней не было ни ветра ни солнца. В такие погодные капризы чтобы не было перебоев нужно иметь бензогенератор, или очень мощную ветросолнечную систему, чтобы даже в пасмурные дни чтото реальное вырабатывалось, или кучу аккумуляторов чтобы пару недель можно прожить только на акб., но самое дешевое это бензогенератор, который нужно то всего три раза в год использовать, что дешевле чем покупать много солнечных панелей, аккумуляторов, или ставить ветряк с большим запасом мощности.
Сейчас я заменил аккумуляторы, купил один автомобильный самый дешевый на 55А/ч. Так же на али экспресс купил контроллер для солнечных батарей.
Ниже на фото контроллер солар 30 МРРТ
Солнце каждый день и с электричеством никаких перебоев нет, питаемся словно от центральной электросети. Ветряки поработали на славу зимой и теперь сняты до следующей зимы. Кстати зимой ветряки здорово выручали и вырабатывали намного больше чем солнечные панели. Общий вывод сложился такой, солнечные панели — это реальный способ автономного электрообеспечения, и дешевый если не надо питать прожорливую технику типа холодильника, насоса и др.
В летний период панели очень хорошо работают. За световой день одна панель мощностью 100ватт может отдавать до 700-800 ватт/ч энергии, а если умный контроллер, то еще больше. Имея 2-3 таких панели и аккумулятор емкостью около 200А/ч летом можно питать полностью небольшой домик, (насос, холодильник и прочее). За месяц можно получить до 60кВт/ч энергии. Если нужно больше, 300-400кВт/ч, то цена за электростанцию будет не маленькая. А для минимальных потребностей 30-50 тысяч рублей нормальная цена, зато несколько лет по крайней мере летом всегда с электричеством, как умрут аккумуляторы их просто заменить и электростанция как новая.
Источник