Главная

Статьи

Розрахунок потужності сонячних батарей для дому: формули і похибки

  1. Формула розрахунку реальної потужності панелі
  2. Особливості використовуваних у формулі показників
  3. Визначення втрат електроенергії в домашній системі
  4. Приклад розрахунку потужності сонячної панелі
  5. Розрахунок кількості сонячних батарей

Сонячні батареї доцільно використовувати тоді, коли вироблений ними електричний струм перекриває як мінімум 50% потреби будинку в електричній енергії. Ідеально, якщо вони повністю забезпечують будинок безкоштовним електричним струмом. Для того, щоб вони могли виконувати будь-яку з цих цілей, потрібно розрахувати реальну потужність сонячної батареї і на основі цієї цифри визначити, скільки панелей треба встановити на даху будинку, а також якою буде термін їх окупності.

Формула розрахунку реальної потужності панелі

Формула розрахунку реальної потужності панелі

Потужність сонячної панелі безпосередньо залежить від сонячного освітлення. Чим більше променів падає на батарею, тим більше струму вона виробляє. І навпаки.

Виробники вказують номінальну потужність, виходячи з того, що на 1 кв. метр світлочутливих елементів падає 1 000 Вт сонячної енергії. На таку цифру варто орієнтуватися тільки тоді, коли в місці розташування приватного будинку, спостерігається така ж сонячна активність.

Реальну потужність сонячної панелі можна розрахувати за формулою: E = I x x Ko x Kпот., Де

  • Е є реальною потужністю батареї (вимірюється в кВт * год);
  • I являє собою кількість сонячне енергії, яке падає на дах будинку. Його вимірюють в кВт * год / м²;
  • V є номінальною потужністю однієї сонячної батареї (вимірюється в Вт);
  • U є величину сонячної радіації, на яку виробник орієнтувався при розрахунку номінальної потужності. Ця величина постійна і дорівнює 1 000 Вт / м² або 1 кВт / м²;
  • До представляє собою поправочний коефіцієнт кількості сонячної енергії, що падає на панель. Він залежить від кута нахилу батареї і кута її відхилення від південного напрямку;
  • Кпот. є коефіцієнтом, який характеризує, скільки електричної енергії втрачається у всій системі автономного електропостачання.

Особливості використовуваних у формулі показників

Величина сонячної енергії, що падає на дах і стіни будинку в певному регіоні, може вимірюватися для різних проміжків часу. Метеорологи розраховують річну, місячну та денну сонячну радіацію, що припадає на 1 кв. м. Якщо цей показник річної, то його одиницею виміру є кВт * год / (м² * год). Замість слова «рік» можуть бути слова «місяць» і «день». Наприклад, показник 5 кВт * год / (м² * день) означає, що за 1 день на 1 кв. м. падає 5 кВт сонячної енергії.

В вищевказану формулу можна підставляти будь-який показник. Якщо підставляється річна сонячна енергія, то результатом розрахунку буде така кількість електроенергії, скільки панель виробляє за 1 рік. Так само з показниками інших проміжків часу. Найбільш доцільно вираховувати місячну вироблення електричної енергії. Інтенсивність освітлення в кожному місяці різна, і для вироблення, наприклад, 10 кВт електрики, треба використовувати різну кількість панелей , А також підключати відповідне число акумуляторів.

Вираз включає в себе 2 показника, але його слід розглядати, як один. Це тому, що він показує продуктивність панелі. Більш правильно було б використовувати вираз, де S є площею світлочутливих пластин в кв. м. Воно дозволяє визначити ККД сонячних батарей, а точніше, яку частину світу може перетворити 1 кв. метр панелі в електричну енергію.

Наприклад, є німецька монокристалічна панель SolarWorld 2015. Вона має площу 1,995 кв. метр і потужність 320 Вт. Її ККД становить 320 / (1 000 * 1,995) * 100 = 16,04%. Для застосування у формулі вираз на 100 множити не треба. У ній слід використовувати число 0,1604.

Другий вираз не використовують тому, що результатом буде потужність 1 кв. метра панелі. Батарея рідко має таку площу. Цей її показник значно більше. Наприклад, вищезазначене виріб має площу 1,995 м². У підсумку, кінцевий розрахований за формулою результат потрібно було б множити на площу. Вийшло б так, що в чисельнику і знаменнику вираження буде S. А якщо S ділити на S вийде 1.

До беруть зі спеціальної таблиці, в якій різною величиною кута нахилу і кута відхилення від південного напрямку відповідає певний коефіцієнт. Таку таблицю можуть надати виробники.

Визначення втрат електроенергії в домашній системі

Величину цих втрат враховує Кпот. Ці втрати можуть бути в:

  1. Проводах. Величина становить 1%.
  2. инвертор . Складають від 3 до 7%.
  3. Шунтуючих діодів (0,5%).
  4. Самій батареї при дуже малому сонячному випромінюванні (1-3%).

Також втрати електроенергії можуть виникати через сильного нагрівання модуля (складають 4-8%) і через наявність бруду на сонячних панелях або їх потемніння (1-3%).

Автономна електрична система для будинку вважається оптимальною, якщо загальні втрати не перевищують 15%. Тоді термін окупності скорочується, а також акумулятори накопичують більше струму. Кпот становить 0,85. Однак погана якість обладнання або неграмотний вибір комплектуючих може призвести до 30-% втрат. Кпот вже складе 0,7.

Приклад розрахунку потужності сонячної панелі

Він буде проводитися для вищезгаданої батареї. Вона буде монтуватися в регіоні, розташованому на 50 ° північної широти. Кут нахилу панелі дорівнює 50 °, відхилення від південного напрямку нульове. Втрати електроенергії в системі становлять 20%.

Значення використовуваних показників є такими:

  • I = 1 000 кВт * год / (м² * год);
  • V = 0,32 кВт;
  • U = 1 кВт / м²;
  • Ко = 1,11;
  • Кпот. = 0,8.

Тоді Е = 1 000 * 0,32 / 1 * 1,11 * 0,8 = 284,16 * год / рік. Це означає, що одна панель може виробити 284,16 кВт * год за один рік.

Потужність за місяць червень складе 5,25 * 30 * 0,32 / 1 * 1,11 * 0,8 = 44,75 кВт * год / міс., А за місяць грудень - 0,86 * 31 * 0,32 / 1 * 1,11 * 0,8 = 7,57 кВт * год / міс.

Розрахунок кількості сонячних батарей

Він робиться дуже просто: загальну потребу в електроенергії ділять на потужність панелі. Загальну потребу можна визначити двома способами:

  1. Скласти список всіх електричних пристроїв, визначити приблизну тривалість роботи протягом місяця, розрахувати, скільки електроенергії кожен з них споживає в місяць (потужність множиться на число годин), і підсумовувати всі отримані цифри.
  2. Підняти квитанції по оплаті за електроенергію і знайти найбільше вжите за один місяць кількість кВт * год. Про всяк випадок отриману цифру можна помножити на 1,5.

Про всяк випадок отриману цифру можна помножити на 1,5

Припустимо, що за місяць 3-4 жителя будинку використовують 300 кВт * год. Щоб повністю забезпечити себе електричною енергією, потрібно мати 300 * 12 / 284,16 = 12,66 панелей SolarWorld 2015. Кінцеву цифру округлюють в більшу сторону. Тому купувати треба 13 панелей.

Для червні вистачить 300 / 44,75 = 6,7 батарей, а в грудні потрібно використовувати 300 / 7,57 = 39 панелей.