Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

Содержание

Расчёт солнечных батарей

Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

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:

  • принять что солнечные батареи летом работают всего 7 часов с почти максимальной мощностью
  • посчитать своё потребление электроэнергии в сутки
  • Разделить на 7 и получится нужная мощность массива солнечных батарей
  • прибавить 40% на потери в АКБ и инверторе
  • прибавить ещё 20% если у вас будет PWM контроллер, если MPPT то не нужно
  • 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: http://e-veterok.ru/095-solnehnye-batarei-vraschyot.php

    On-line калькулятор расчета работы солнечной электростанции

    Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

    Выберите месторасположение объекта, воспользовавшись поиском по названию города или передвигая метку на карте. Введите параметры солнечных панелей, ветрогенераторов, воздушных и/или тепловых коллекторов.

    Для расчета солнечных панелей и ветрогенераторов укажите среднесуточное потребление (кВт·ч/сутки) или воспользуйтесь «калькулятором» средней нагрузки, расположенным под картой, справа. Рассчитайте время автономной работы системы, задав данные ёмкости и напряжения аккумуляторных батарей.

    Для расчёта тепловой энергии или объема горячей воды выберите тип и количество солнечных коллекторов.

    Вы можете воспользоваться подсказками, расположенными под калькулятором или обратиться за помощью в расчётах к нашим специалистам по телефону +7(812)903-28-88, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

    Как подобрать комплектацию солнечной и/или ветровой электростанции?

    1. Мы рекомендуем начать с расчёта необходимого количества энергии или суточного потребления вашего дома/объекта в кВт*ч/сутки.

    Эти данные можно получить, списав с электросчетчика или рассчитать в калькуляторе средней нагрузки, справа под картой. Обратите внимание, что данные средней нагрузки в летний и зимний период могут отличаться.

    Рекомендуем заполнить оба показателя. На графике появятся две прямые: синяя линия указывает зимнее потребление, красная – летнее.

    2. Выберите регион установки, для этого используйте «поиск города по названию» или двигайте метку на карте. Инсоляция в разных регионах может значительно отличаться.

    3. Выберите тип и количество солнечных панелей в соответствии с суточным потреблением вашего объекта. На графике появится кривая жёлтого цвета, она показывает выработку выбранного вами солнечного массива, при условии ориентации его строго на юг и соблюдении рекомендуемого угла наклона (зенитный угол).

    4. Чтобы увидеть количество энергии, вырабатываемое панелями в разные месяцы года – наведите курсор на точку на графике, над интересующим вас месяцем. Получить данные вырабатываемой энергии в разрезе всего года можно в нижнем, общем графике «Суммарная выработка электроэнергии», для этого достаточно нажать закладку «Среднемесячная выработка, кВт*ч».

    5. Подберите необходимую ёмкость аккумуляторных батарей, для этого справа под картой выбирайте желаемую ёмкость аккумуляторов и их напряжение. Время автономной работы системы (часов) с выбранным массивом аккумуляторов и при указанной суточной нагрузке высветится ниже.

    6. Обратите внимание, что в большинстве случаев перекрыть зимнее (ноябрь-февраль) потребление сложно. Поэтому для зимней эксплуатации используют резервные источники энергии, при полном отсутствии сети это может быть ветрогенератор или топливный генератор.

    7. Чтобы добавить к вашей резервной системе ветрогенератор откройте вкладку «Расчет энергии, вырабатываемой ветрогенераторами». Выберите количество и модель ветрогенератра, высоту мачты и окружающий ландшафт. На графике появится голубая кривая, отображающая выработку ветрогенератора в кВт*ч.

    Чтобы увидеть количество энергии, вырабатываемое в определенные месяцы года – наведите курсор на точку на графике, над интересующим вас месяцем. Получить данные вырабатываемой энергии в разрезе всего года можно в нижнем, общем графике «Суммарная выработка электроэнергии», для этого достаточно нажать закладку «Среднемесячная выработка, кВт*ч».

    Обратите внимание, что в нижнем графике «Суммарная выработка электроэнергии» отображаются общие данные как солнечной, так и ветровой системы в сумме.

    Как подобрать тип и количество водяных солнечных коллекторов?

    Объем горячей воды, получаемой от того или иного водного солнечного коллектора можно рассчитать, открыв вкладку «Расчет энергии, вырабатываемой водяными солнечными коллекторами».

    Выберите модель и количество коллекторов и укажите угол наклона коллектора в графе «зенитный угол». На графике появится жёлтая кривая, указывающая количество воды в литрах нагреваемой в сутки в различные месяцы года. Температура нагрева 25°С.

    Как рассчитать количество тепловой энергии и выбрать воздушный солнечный коллектор?

    Для расчета объема нагреваемого солнечным коллектором воздуха откройте вкладку «Расчёт энергии, вырабатываемой воздушными солнечными коллекторами» выберите модель и количество коллекторов. Обязательно укажите угол наклона коллектора в графе «зенитный угол». Для моделей с креплением на стену установите значение 90.

    На графике появится желтая кривая, отображающая объем горячего воздуха в м³/сутки при нагреве на 44°С.

    Обратите внимание, что полученные при расчетах данные приблизительные. On-line калькулятор в своих расчётах опирается на базы данных о инсоляции на земной поверхности в разных точках земного шара.

    Период наблюдения, учтённый в базе данных инсоляции земной поверхности – чуть более двадцати лет. Фактическая выработка энергии может отличаться из года в год, и зависит от инсоляции в конкретном периоде.

    К тому же данные калькулятора предполагают расположение источников тепловой и электрической энергии (солнечных панелей и коллекторов) строго на юг!

    Источник: http://www.helios-house.ru/on-line-kalkulyator.html

    Расчет солнечных батарей

    Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

    На первый взгляд, солнечные энергосистемы на основе фотоэлектрических коллекторов является далеко не самой сложным комплексом.

    В состав систем электроснабжения дачи или загородного коттеджа, выполненной на базе солнечных батарей, входят всего четыре основных компонента – фотоэлектрическая панель, аккумуляторная батарея, контроллер заряда АКБ и инвертор для преобразования напряжения. Но на самом деле подбор элементов системы электроснабжения, которая бы отличалась высокой эффективностью и согласованностью работы своих составляющих при минимальных капиталовложениях, представляется не самой простой задачей. Поэтому подбор элементов системы электроснабжения, выбор солнечной батареи и их монтаж однозначно стоит доверить специалистам.

    Проектируя любые солнечные энергосистемы, специалист последовательно выполняет следующие этапы работ:

    • Определение профиля освещенности и подбор оптимального наклона солнечных батарей на месте размещения;
    • Расчетсолнечныхбатарей на основании показателей необходимой мощности, определяемой картиной энергопотребления объекта;
    • Выбор солнечных батарей в нужном количестве, которое необходимо для эксплуатации системы в рассчитанном режиме, с учетом последовательного и параллельного соединения ее элементов.

    Давайте несколько детальнее разберем смысл и содержание каждого этапа. Это как минимум позволит адекватно оценить собственные силы тем, кто полагает, что сможет самостоятельно выполнить проектирование и подобрать состав электроснабжения дачи или загородного коттеджа на основе солнечных батарей.

    Профиль освещенности и угол наклона солнечной батареи

    Профиль освещенности позволяет определить поток светового излучения, который поступает на поверхность солнечной батареи на протяжении светлого времени суток. Очевидно, что эта величина напрямую связана с мощности панели.

    При этом она является переменной и зависит от целого ряда факторов: ориентации солнечной батареи в пространстве (как в вертикальной плоскости, так и горизонтальной), времени года, климатических особенностей местности и других.

    Выбор оптимального угла наклона панели солнечной энергосистемы имеет очень важное влияние на весь КПД ее работы.

    Если планируется использовать солнечные батареи для частного дома круглогодично, угол ее наклона относительно вертикали стоит задать на 15° больше географической широты размещения жилого объекта. Для Москвы и столичного региона эта величина будет равна приблизительно 70° с ориентацией лицевой стороны батареи в южном направлении.

    Значительный угол наклона обеспечит также высокое качество чистоты поверхности фотоэлементов – снег и пыль будут сходить с нее под силой собственного веса.

    Расчет солнечных батарей на основании показателей необходимой мощности – еще один непростой этап проектирования солнечных энергосистем для частных домов или иных объектов. Его выполнение требует специфических знаний и опыта. В противном случае, ошибки повлекут за собой либо низкую эффективность эксплуатации всего комплекса либо напрасные расходы со стороны владельца.

    Расчет и выбор солнечных батарей выполняется по определенному алгоритму с рядом допущений:

    • принять в расчет, что летом солнечные панели функционируют с максимальной эффективностью на протяжении 7 часов в сутки;
    • определить суточное энергопотребление объекта (берется среднее значение по показаниям счетчика);
    • величину суточного энергопотребления делим на 7 часов работы батареи и получаем значение необходимой мощности;
    • умножить получившееся число на 1,4, чтобы учесть потери энергии в других элементах солнечной энергосистемы – аккумуляторе и инверторе;
    • в случае, если система будет оснащена PWM-контроллером, прибавить еще 20% необходимой мощности.

    За расчетом солнечных батарей для дома следует подбор аккумулятора по параметрам его емкости, минимального времени зарядки и ценовой категории. Затем подбирается число фотоэлементов панели, соединенных последовательно и параллельно для оптимального режима работы всей системы.

    Выбор солнечной батареи и других элементов системы электроснабжения

    Как Вы уже наверняка поняли, ключевой фактор достижения желаемой цели по успешному воплощению эффективной солнечной энергосистемы – профессионализм и богатый опыт выполнения всех этапов работ.

    Поэтому мы рекомендуем Вам записать контакты компании «АССОЛАР».

    Наши специалисты выполняет на любом объекте в Москве и Московской области весь комплекс необходимых работ «под ключ» – от разработки проекта комплекса электроснабжения на основе фотоэлементов до его настройки и запуска.

    Выбор солнечных батарей или готовых комплектов систем энергоснабжения частных домов, представленных на нашем сайте – это высокая надежность и рациональные инвестиции в автономные системы на основе современных технологий с возобновляемыми источниками энергии. Это залог того, что даже в самых невообразимых ситуациях все зависящие от электричества блага цивилизации Вам будут по-прежнему доступны.

    Источник: https://as-solar.ru/solnechnye-energosistemy-raschet-solnechnykh-batarej

    Расчет солнечных батарей для дома: методика, формулы, анализ | Тепломонстр

    Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

    Система энергоснабжения на основе солнечных батарей кажется крайне простой.

    Как и ряд других систем электроснабжения, она состоит всего из 4 основных компонентов: фотоэлектрических панелей, аккумуляторов, контроллера заряда и инвертора, который преобразует низковольтный постоянный ток в бытовой, 220 В. Несмотря на такую простоту, установка системы предполагает расчет солнечных батарей для дома с учетом многих факторов.

    Схема соединения солнечной батареи с сетью.

    Эффективную работу конструкции можно получить только при согласованности элементов между собой. Основной вопрос, требующий рассмотрения, — выбор мощности солнечных батарей, что в реальной жизни выражается в финансовой эффективности внедрения конструкции.

    Определение возможностей солнца

    Расчет мощности ожидаемой выработки энергии проводится на основе данных мощности солнечного излучения с учетом погодных особенностей в различные времена года. Получая результат, необходимо также учитывать разные углы наклона панели, как вертикальной, так и горизонтальной ориентации.

    Важный вопрос — выбор угла наклона панели. Имея возможность круглый год эксплуатировать систему, следует отдать предпочтение углу на 15° больше географической широты расположения дома. Кроме того, при большем наклоне на поверхности панели будут меньше задерживаться пыль и снег.

    Для Москвы этот угол будет равен 70° с ориентацией панели на юг.

    Если расчет для дома проводится исключительно для теплого времени года, они могут размещаться на стене или скате крыши с ориентацией на запад или на восток, в данном случае лучше увеличить наклон панелей в сравнении с оптимальным для лета наклоном.

    Методика расчета

    Схема солнечной энергосберегающей системы.

    После выбора наклона солнечных батарей можно проводить расчет потенциальной производительности, количества солнечных модулей, требуемых для работы системы в выбранном режиме.

    Расчет и оценка проводится для худшего месяца (январь — для Москвы), летнего максимума (в Москве это июль) и для большей части года (февраль-ноябрь).

    Стандартную инсоляцию рассчитывают для площади в 1 м², номинальная мощность определяется при 25°С для стандартного потока света в 1 кВт/м².

    Принимая максимальную инсоляцию (мощность солнечного излучения на поверхности Земли), расчет показывает, что выработка батареи относится к инсоляции 1м² так же, как мощность батареи относится к показателю мощности солнечного излучения на земной поверхности в ясную погоду, приходящейся на 1 м², то есть к 1000 Вт.

    Умножая месячную инсоляцию на соотношение мощности батареи и максимальной инсоляции, можно полноценно оценить выработку солнечной батареи за отдельный месяц.

    Расчет выработки фотоэлектрической панели проводится с помощью следующей формулы:

    Eсб = Eинс . Pсб . η / Pинс,

    где Eинс — месячная инсоляция квадратного метра, Eсб — выработка энергии солнечной батареей, η — общий КПД передачи тока по проводам, Pсб — номинальная мощность солнечной батареи, Pинс — максимальная мощность инсоляции м² земной поверхности.

    Важно инсоляцию и желаемую выработку использовать в одних и тех же единицах (джоулях или киловатт-часах).

    Имея показатели месячной инсоляции, можно оценить результаты полученной номинальной мощности солнечной батареи дома, нужной для обеспечения необходимой выработки в течение месяца.

    Pсб = Pинс . Eсб / (Eинс . η)

    Схема устройства солнечного коллектора.

    Максимальная мощность солнечной батареи, указанная производителем, достигается в случае напряжения на ее выходе, которое превышает напряжение аккумуляторных батарей на 15-40%.

    Ряд моделей недорогих контроллеров заряда подключаются напрямую, «просаживая» выходное напряжение батареи ниже оптимального. Поэтому данную категорию потерь также необходимо заложить в КПД, уменьшив его на 15-25%.

    Однако представлены и модели контроллеров, удерживающие данные потери в пределах 2-5%.

    Мощность солнечного излучения изменяется от месяца к месяцу, притом что номинальная мощность солнечной батареи остается неизменной, именно она должна стать основой определения места для установки.

    Благодаря формуле (2) удается оценить номинальную мощность батарей для определенных условий инсоляции, однако она малоэффективна для оценки возможностей в течение всего года.

    Для подробного рассмотрения режимов энергоснабжения таблица строится на основе формулы (1).

    Анализ полученных результатов для 400-, 500- и 600-ваттной батареи

    Специфика расчета мощности и анализа эффективности солнечных батарей:

    1. В связи с тем что для Москвы нет данных для угла наклона в 70°, но есть имеются данные для 40° и 90°, будет использоваться среднее значение.
    2. Значения месячной выработки округляем до 1 кВт/ч в меньшую сторону.
    3. В процессе расчета учитывается суммарный КПД контроллера и инвертора, равный 91%.
    4. «Режим дефицита» предполагает, что суммарной месячной выработки не будет хватать для внутренних потребностей самой системы (работы контроллера и инвертора).

    Рассмотрение результатов стоит начать с 400-ваттной номинальной мощности батареи, для Москвы такого показателя будет недостаточно даже для поддержания аварийного режима в летние месяцы.

    Схема работы солнечных батарей.

    Однако в период с мая по начало августа выработка превышает аварийный минимум на 80%, с учетом тепла и длинных дней в данный период указанную номинальную мощность можно считать допустимым аварийным вариантом, если работа инвертора будет осуществляться не постоянно, а только в ситуации, когда электричество действительно нужно.

    Приобретение солнечных батарей с меньшей мощностью можно рассматривать лишь для специальных целей, приемлемое круглосуточное бытовое электроснабжение они будут не способны обеспечить даже летом.

    Для маломощной системы критически важным является собственное потребление контроллера и инвертора и заряда.

    Оно кажется незначительным, однако при непрерывной работе за сутки набегает 0,6 кВт/ч, что в пересчете за месяц составляет 17-19 кВт/ч — треть от выработки, которая необходима для реализации аварийного режима.

    В «темные» месяцы суммарная выработка системы с малой мощностью меньше этой величины.

    Конструкцией современных контроллеров и инверторов заряда предусмотрена защита от переразряда аккумуляторов, поэтому при фатальном повреждении системы непрерывная подача напряжения в автономной маломощной системе не гарантируется зимой даже в случае отсутствия нагрузки.

    В таблице данное время выделено серым цветом. Такая солнечная батарея в пасмурные зимние дни не сможет круглосуточно поддерживать напряжение, хотя в солнечную погоду даже в эти месяцы она способна обеспечить питание электроприборов необходимой мощности.

    Схема трубчатого солнечного коллектора.

    Источник: http://teplomonster.ru/podbor-i-raschyot-sistemy-na-solnechnyh-batareyah.html

    Расчет мощности солнечных батарей

    Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

    Мощность солнечных панелей для автономных систем выбирается исходя из необходимой вырабатываемой мощности, времени года и географического положения.

    Необходимая вырабатываемая мощность определяется мощностью, требуемой потребителям электроэнергии, которые планируется использовать. При расчете  стоит учитывать потери на преобразование постоянного напряжения в переменное, заряд-разряд аккумуляторов и потери в проводниках.

    Солнечное излучение величина не постоянная и зависит от многих факторов – от времени года, времени суток, погодных условий и географического положения.

    Эти факторы также должны учитываться при расчете количества необходимой мощности солнечных панелей.

      Если планируется использование системы круглогодично, то расчет должен производиться с учетом самых неблагоприятных месяцев с точки зрения солнечного излучения.

    При расчете для каждого конкретного региона необходимо проанализировать статистические данные о солнечной активности за несколько лет.

    На основании этих данных, определить усредненную действительную мощность солнечного потока на квадратный метр земной поверхности. Эти данные можно получить у местных или международных метеослужб.

    Статистические данные позволят с минимальной погрешностью спрогнозировать количество солнечной энергии для вашей системы, которая будет преобразована солнечными панелями в электроэнергию.

    Для примера рассмотрим усредненную дневную инсоляцию по месяцам с одного из серверов метеослужб для г. Москвы. Данные указаны с учетом атмосферных явлений и являются усредненными за несколько лет.

    Единица измерения инсоляции в таблице кВт*ч/м2/сутки.

    Угол наклона плоскости, градусы по отношению к земле (0°- инсоляция на горизонтальную плоскость, 90 – инсоляция на вертикальную плоскость и т. п.), при этом плоскость ориентирована на Юг.

      Янв. Февр. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Среднегодовая инсоляция кВт*ч/м2/сутки 0°

    0.75 1.56 2.81 3.87 5.13 5.27 5.14 4.30 2.63 1.49 0.81 0.50 2.86
    40° 1.51 2.55 3.78 4.34 5.12 4.97 5.00 4.57 3.22 2.20 1.46 1.08 3.32
    55° 1.66 2.70 3.82 4.16 4.70 4.51 4.53 4.31 3.17 2.27 1.58 1.20 3.22
    70° 1.72 2.71 3.67 3.79 4.18 3.95 4.00 3.85 2.97 2.24 1.62 1.26 3.00
    90° 1.65 2.50 3.19 3.07 3.21 2.99 3.05 3.08 2.51 2.02 1.53 1.22 2.50
    Оптимальный угол 72.0 63.0 50.0 34.0 20.0 11.0 16.0 27.0 43.0 58.0 69.0 74.0 44.6

    Как видно, самым неблагоприятным месяцем для данного региона является декабрь, дневная усредненная инсоляция на горизонтальную поверхность земли составляет 0,5 кВтч/м2/сутки, на вертикальную – 1,22 кВт*ч/м2/сутки.

    При угле наклона плоскости относительно земли 70 градусов инсоляция будет составлять 1,26 кВтч/м2/день, оптимальным углом для декабря является 74 градуса.

    Самым благоприятным месяцем является июнь и инсоляция на горизонтальную поверхность составит 5,27 кВтч/м2/сутки, оптимальный угол наклона для июня 11 градусов.

    Угол наклона солнечной панели, при круглогодичном использовании в системе, которая потребляет в среднем одну и ту же мощность независимо от времени года, должен совпадать с оптимальным углом наклона самого неблагоприятного месяца по количеству солнечной радиации.

    Оптимальным углом наклона для декабря в г. Москва является 74 градус, таким образом и стоит устанавливать солнечную панель, так как в другие месяцы инсоляция заметно больше, и как следствие выработки электроэнергии будет более чем достаточно.

    Более того, в зимнее время при углах наклона 70-90 градусов, на солнечной панели не будут скапливаться осадки в виде снега.

    Если задачей является получение максимальной мощности от солнечных панелей, в течение всего года, то требуется постоянно ориентировать солнечную панель максимально  перпендикулярно солнцу.

    Формула расчета мощности солнечных панелей

    Pсп=Eп*k* Pинс / Eинс, где:

    Pсп – мощность солнечных панелей, Вт;

    Еп – потребляемая энергия, Втч в сутки;

    Eинс – среднемесячная инсоляция (из таблицы) кВтч/м2/день;

    Pинс – мощность инсоляции на земной поверхности на одном квадратном метре (1000Вт/м2);

    k – коэффициент потерь на заряд – разряд аккумуляторов, преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно принимают равным 1,2-1,4.

    Формула расчета вырабатываемой энергии солнечными батареями

    Eв=Eинс*Pсп/Pинс*k, где:

    Pсп – мощность солнечных панелей, Вт;

    Ев – вырабатываемая энергия солнечными панелями, Втч в сутки;

    Eинс – среднемесячная инсоляция (из таблицы) кВтч/м2/день;

    Pинс – мощность инсоляции на земной поверхности на одном квадратном метре (1000Вт/м2);

    k – коэффициент потерь на заряд – разряд аккумуляторов, преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно принимают равным 1,2.

    Источник: http://b-eco.ru/articles/calc_power1/

    Расчет систем энергоснабжения

    Подбор и расчёт системы на солнечных батареях

    Точные расчеты и инжиниринг систем энергоснабжения от возобновляемых источников энергии являются залогом их продуктивной и безаварийной эксплуатации, существенной экономии ресурсов и минимизации внешнего энергопотребления.

    Для правильного расчета таких систем энергоснабжения и учета различных параметров, влияющих на их производительность, наши специалисты используют специальные программы, автокалькуляторы и статистические метео данные – солнечную инсоляцию, скорость ветра, температуру и прочие условия.

    Не существует единого подхода к расчету всех типов систем, поэтому выделим основные и разберемся, что необходимо знать.

    Фотоэлектрические сетевые установки.

    Расчет и планирование фотоэлектрических установок с оформлением Зеленого тарифа происходит на основании существующего законодательства, технических норм, текущего проекта дома и конечно же пожеланий заказчика. Основным требование для таких солнечных установок является наличие сети и прямого договора с поставщиком электроэнергии. Далее основные данные для расчета сетевой солнечной электростанции:

    1) Выделенная мощность для домохозяйства.

    Максимальная мощность солнечной электростанции для частного домохозяйства, согласно закона, не может превышать 30 кВт.

    Но даже если вы планируете установить солнечную электростанцию мощностью, например,  10 или 15 киловатт то выделенная мощность на ваше домохозяйство соответственно должна быть 10 или 15 кВт.

    Другими словами, мощность домашней солнечной установки для Зеленого тарифа не может превышать выделенную мощность от РЭСа. Увидеть выделенную мощность для вашего домохозяйства вы можете в договоре на поставку электроэнергии между ваши и РЭСом.

    2) Проект кровли дома с ориентацией по сторонам света.

    На сегодняшний день фотоэлектрические установки могут быть расположены как на крыше,  так и на специальных наземных конструкциях. Оба варианта позволены законодательством и выбор стоит только за собственником солнечной электростанции.

    Если стоит задача расположить солнечные батареи на крыше дома, то первым делом используются скаты крыши ориентированы на Юг, то есть те, производительность которых по году будет максимальной. Далее уже возможно использовать Юго-восточные и Юго-Западные скаты.

    Мы же в свою очередь предоставляем заказчику расчет будущей производительности того или инного гелиополя и схематический внешний вид крыши с расположенными солнечными панелями.

    Все это поможет владельцу дома сопоставить все “за” и “против” и определиться с лучшим местом для установки солнечных батарей.

    3) Наличие на участке места для возможной установки наземной конструкции.

    Часто бывает, что склоны крыши не подходят для установки солнечных панелей и причины могут быть следующие: неподходящая ориентация ската, малые габаритные размеры, нежелание клиента видоизменять кровлю или в конце-концов страх о том, что это сделает крышу не такой красивой как ранее.

    Если установка солнечных батарей на крышах домохозяйства недоступна, мы рассматриваем вариант монтажа солнечных батарей на наземных конструкциях.

    В этом случае как правило мы выезжаем на объект вместе с клиентом и совместно выбираем возможные места расположения, которые удовлетворят пожелания владельца дома и в то же время не сделают производительность солнечной установки минимальной.

    Системы бесперебойного/автономного питания.

    Системы для резервного питания домов или других объектов необходимы для обеспечения стабильной работы электроприборов при пропадании внешней сети.

    Поэтому основными показателями, необходимыми для правильного расчета, являются суммарная мощность электроприборов, которые должны работать в моменты отсутствия сети, а так же продолжительность работы данных приборов.

    Стоит понимать, что увеличение выходной мощности и продолжительности работы пропорционально увеличивает стоимость такой системы, посколько по сути происходит увеличение емкости аккумуляторного массива и мощности автономных инверторов.

    1) Суммарная мощность или мощность выделенной группы потребителей.

    Существует два варианта расчета системы бесперебойного/автономного питания. Первый, это когда мы рассчитываем сумму мощностей всего обрудования в доме и таким образом определяем необходимую суммарную мощность автономных инверторов. Как правило это 3-х фазная резервная система с тремя автономными инверторами.

    Аккумуляторные батареи стоит рассчитывать начиная с продолжительности работы 1 – 1,5 часа, а далее – по желанию, возможностям или целесообразности. Стоимость таких систем получается высокой из-за их универсальности, так как в момент отключения владелец дома может не задумываться о количестве используемых электроприборов.

    Такие системы необходимы людям, которые не хотят себя ограничивать в комфорте. 

    Также существуют системы бесперебойного питания где за основу берется выделенная группа потребителей и подбор оборудования происходит с учетом бесперебойной работы только определенного набора оборудования.

    Как правило, в таких системах первым делом выбирают самых востребованых потребителей электроэнергии: газовые котлы, автоматика системы отопления, насосы, освещение в самых проходимых комнатах, холодильники.

    Далее, соизмеряя уровень комфорта и потраченных средств добавляют телевизоры, компьютеры, домашние кинотеатры и прочее. 

    2) Расчет необходимой емкости аккумуляторных батарей.

    Емкость аккумуляторных батарей рассчитывается, исходя из требования обеспечивать объект электроэнергией определенное время без её пополнения, плюс иметь остаточный запас для предотвращения полного разряда.

    Например, при отсутствия сети вам необходимо чтобы на протяжении 6 часов стабильно работали холодильник, телевизор и освещение в гостинной. Вы остановились на продолжительности в 6 часов из-за того, что за 10 лет вашего проживания в этом доме более длительных отключений вы не примоминаете.

    Стоит понимать, что этот показатель абсолютно разный для другой улицы, поселка, города – сугубо индивидуальный. Средняя мощность холодильника – 300 Вт, телевизора – 100 Вт, освещение в гостинной – 4 энергосберегающие лампы по 20Вт.

    Будем считать что на протяжении всех 6 часов все нужные электроприборы будут в работе. Мы помним, что холодильник питает свою мощность 15 минут в час.

    Итого нам нужен запас в электроэнергии:

    300 Вт х 1,5 часа + 100 Вт х 6 часов + 80 Вт х 6 часов = 1530 Вт

    Необходимая емкость аккумуляторов:

    1530 Вт х 1,2 / 12 В = 153 А/ч  (20% емкости – остаточный запас для предотвращения полного разряда и в следствии уменьшения периода эксплуатации)

    3) Источник дозаряда аккумуляторных батарей.

    Система бесперебойного питания переходит в разряд системы автономного питания если в ней предусмотрены альтернативные источники получения энергии: солнце, ветер, вода или биомасса.

    В большинстве случаев для достижения автономности мы используем солнечные батареи, количество которых точно также важно правильно расчитать, для получения необходимого количества электроэнергии при более длительных отключениях.

    Среднегодовой показатель солнечной инсоляции по Киеву и Киевской области – 3,1 кВт*час/м²/день. Показатель солнечной инсоляции за декабрь – худший по солнцу месяц, составляет 0,81 кВт*час/м²/день.

     Учитывая площадь модуля 1,6 м² и его эффективность 15,5% можем легко посчитать дневную производительность одной солнечной батареи LDK 255PA мощностью 255 Вт в среднем по году и за декабрь:

    0,81 кВт*час/м²/день х 1,6м² х 0,155 = 0,201 кВт (потребуется 7 солнечных батарей LDK 255PA)

    3,1 кВт*час/м²/день х 1,6м² х 0,155 = 0,769 кВт (потребуется 2 солнечные батареи LDK 255PA)

    Если вы руководствуетесь первой цифрой, у вас всегда будет как минимум достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей, кроме разве что чрезвычайно продолжительных периодов плохой погоды.

     С помощью второго значения фотоэлектрическую систему можно рассчитать в соответствии со среднегодовой солнечной радиацией, то есть в некоторые месяцы будет больше энергии, чем требуется, а в другие – меньше.

    Источник: https://utem.org.ua/pages/raschet_sistemy

    Поделиться:
    Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.