Сколько нужно солнечных батарей для дома

Солнечная энергия является наиболее перспективным источником энергии в мире. Она имеет широкий спектр применения, начиная с генерации электричества и подогрева воды, заканчивая производством пищевых продуктов.

Исследования проведенные аналитической компанией TrendForce показывают, что мировой рынок солнечной энергетики в этом году возрос на 50 %. И несмотря на все проблемы в экономике, связанные с войной, в Украине также наблюдается тенденция, хотя небольшого, но роста добычи энергии с помощью солнечных батарей.

У нашей стране большой популярностью пользуются, как крупные солнечные электростанции, так и небольшие домашние системы. Украинцы осознали важность энергетической независимости для своего дома.

Но как определить, сколько солнечных панелей необходимо, чтобы ваш дом стал настоящей энергетической крепостью? Сколько нужно затратить средств и усилий, чтобы получить максимальную энергоэффективность? В этой статье я доступным языком раскрою все секреты, которые помогут ответить вам на вопрос: Сколько солнечных батарей нужно для дома.

Солнечные панели и их преимущества

Перед тем, как определить идеальное количество солнечных панелей для вашего дома, важно понять, как они работают и какие преимущества предоставляют.

Принцип работы солнечных батарей заключается в преобразовании энергии солнца в электроэнергию, которую можно использовать для питания различных электроприборов в вашем доме. Более подробно узнать как работает солнечная панель, вы можете из статьи в нашем блоге.

Одним из ключевых преимуществ солнечных панелей является частичная или полная энерго независимость, что дает возможность значительно снизить счета за электроэнергию. Кроме того, использование солнечных панелей уменьшает зависимость от традиционных источников энергии, таких как газ или уголь, что в свою очередь способствует уменьшению выбросов парниковых газов и охране окружающей среды.

Расчет количества солнечных батарей для частного дома

Прежде, чем приступить к расчету солнечных панелей, вы должны определиться, какую задачу ставите перед своей будущей электростанцией.

Если вы хотите ее сделать резервным источником электроэнергии в связи с частым отключением света — это один вариант подсчета количества панелей. Ну, а если вы хотите построить полностью автономную солнечную станцию, то в этом случае для подсчета применяются совсем другие подходы.

И так начнем.

Расчет мощности солнечных панелей

Этот способ подсчета применяют для объектов, которые не отключают от основной сети электропитания, а в качестве резервного источника электроснабжения подключают солнечные панели. Такой вариант подключения рекомендуют большинство специалистов, так как он является более доступным и экономически выгодным.

В первую очередь вы потребляете энергию, выработанную собственными солнечными панелями, а в случае нехватки запитываете электросеть дома от общей сети. Ну, а в те дни, когда у вас излишек электроэнергии или не пользуетесь вообще, вы можете продавать ее согласно «Зеленого тарифа».

Для расчета мощности солнечных панелей необходимо учитывать следующие факторы:

• Потребляемая мощность приборов. Рассчитайте общую мощность всех приборов, которые вы планируете использовать в автономном режиме. Или включите ровно на один час все электроприборы, которые вы можете использовать одновременно. Это необходимо, чтобы получить пиковую нагрузку. А дальше из разницы показания счетчика, вы получите этот показатель потребляемой мощности.
• Коэффициент потерь. Учитывайте потери энергии, которые возникают в процессе преобразования и хранения электроэнергии. Обычно это составляет 20 %.
• Средние показатели солнечной радиации. Этот коэффициент зависит от региона проживания.
• Время работы приборов. Учитывайте, как долго вы планируете использовать каждый прибор.

Формула расчета мощности одной батареи

W = k* Pп* E

где:

k — поправочный коэффициент для зимы и лета, который учитывает снижение мощности солнечной панели в зимние месяцы из-за уменьшения солнечной радиации.

Pп — максимальная проектная мощность солнечной панели,

Е — показатель солнечной радиации для зимнего и летнего месяцев.

Как видно из формулы количество вырабатываемой энергии одной панелью зависит от k — поправочного коэффициента (Для зимы k=0,7, а для лета k=1,2) и от Е- показателя солнечной радиации (Таблица-1).

Таблица показателей солнечной радиации

Формула расчета необходимого количества солнечных панелей

N=(Pw *1,2)/W

где:

Pw — потребляемая или пиковая мощность,

W — реальная мощность одной батареи.

Теперь для примера проведем расчет необходимого количества солнечных панелей.

Предположим, вы проживаете в Одесской области и рассчитали, что общая потребляемая мощность приборов в вашем доме составляет 5кВт*ч в день. Максимальная проектная мощность солнечной панели, которую вы планируете использовать составляет — 260 Вт.Тогда мы получаем:

Для лета: W=1,2*260*1,69=527 Вт*ч

Для зимы: W=0,7*260*1,14=207 Вт*ч

Минимально необходимое количество панелей для лета будет составлять:

N=5000*1,2/527=11,4 округляем до 12 панелей

Для зимы: N=5000*1,2/207= 28,9 округляем до 30 панелей.

Как видите для гарантированного обеспечения энергией вашего дома в летнее и зимнее время понадобится разное количество солнечных панелей. И это понятно, количество солнечных дней и продолжительность светового дня существенно отличаются. Поэтому, чтобы привести показатели к более оптимальным, в данных формулах будем использовать усредненные значения.

Среднее значение коэффициента k, используемое для расчета усредненной мощности солнечной панели на год в Украине составляет — 0,9.

А усредненное значение показателей солнечной радиации за область вы можете взять в таблице 1.

С учетом данных коэффициентов мы получаем:

W=0,9*260*1,36=318 Вт*ч

N=5000*1,2/318=18,8 округляем до 19 солнечных панелей.

Как видите для оптимального обеспечения вашего дома и зимой, и летом понадобиться система из 19 солнечных батарей, что полностью покрывает выши потребности в летнее время, и вы даже сможете продавать ее по «Зеленому тарифу». Ну а вот зимой недостаток электроэнергии, придется компенсировать с общей сети энергоснабжения.

Хочу отметить, что все просчеты проводились для идеальных условий получения реальной мощности солнечной панели: температура 25 градусов Цельсия, интенсивность света 1000 Вт/м2 и угол падения света 90 градусов.

В реальных условиях мощность солнечной панели отличается от расчетной из-за различных факторов, таких как:

• Время года и суток. В разное время года и суток угол падения солнечного света на землю меняется. Например, зимой солнце ниже, чем летом, а утром и вечером ниже, чем в полдень. Поэтому солнечные панели зимой и утром/вечером будут выдавать меньше мощности, чем летом и в полдень. 
• Погодные условия. Облачность, дождь, снег, туман и другие погодные явления уменьшают количество солнечного света, которое доходит до земли. Поэтому солнечные панели в облачную или дождливую погоду будут выдавать меньше мощности, чем в ясную.
• Температура. Высокая температура ухудшает работу солнечных элементов, так как повышает их сопротивление. Поэтому солнечные панели в жаркую погоду будут выдавать меньше мощности, чем в прохладную.
• Загрязнение. Пыль, грязь, птичий помет и другие загрязнители уменьшают прозрачность поверхности солнечной панели и блокируют часть света. Поэтому солнечные панели в загрязненной среде будут выдавать меньше мощности, чем в чистой.
• Потеря мощности в проводах. Часть мощности солнечной панели теряется в проводах, соединяющих ее с инвертором.

Для получения более точного расчета мощности солнечной панели я рекомендую обратиться к компаниям, которые профессионально занимаются установкой солнечных электростанций в вашем регионе.

Сколько нужно аккумуляторов для солнечных батарей?

Формула для расчета емкости аккумуляторов

C = Pw * T * DoD / U

Где:

• C — емкость аккумуляторов в ампер-часах
• Pw — суммарная потребляемая мощность приборов в ваттах
• T — время работы приборов в часах
• Do — глубина разряда аккумуляторов в процентах
• U — напряжение аккумуляторов в вольтах

Минимальный запас емкости аккумуляторов должен обеспечить вам выживание в темное время суток или в пасмурную погоду. Оптимальным считается суточный запас энергии в АКБ.

Таблица глубины разряда аккумуляторов в процентах по их типам

Пример расчета емкости аккумуляторов

Используя данные из предыдущего примера, рассчитаем емкость никель-кадмиевых аккумуляторов на 24 часа работы:

C = 5000 Вт * 24 ч * 0,7 / 12 В = 7000 Ач

Расчет емкости АКБ для 8 часов автономной работы

C = 5000 Вт * 8 ч * 0,7 / 12 В = 2333 Ач

Таким образом, для обеспечения ваших потребностей в электроэнергии вам потребуется аккумулятор емкостью не менее 7000 Ач. А для обеспечения автономной работы на 8 часов необходим аккумулятор емкостью 2333 Ач.

Дополнительные сведения

• Для обеспечения бесперебойной работы системы рекомендуется использовать аккумуляторы с запасом емкости.
• Для защиты оборудования от перегрузок и коротких замыканий необходимо использовать автоматы защиты.

Расчет мощности солнечных панелей и емкости аккумуляторов — это важный этап при проектировании системы автономного энергоснабжения дома. Следуя рекомендациям, приведенным в этой статье, вы сможете рассчитать приблизительное количество солнечных батарей, которое удовлетворит ваши потребности.

Однако я рекомендую, для получения более точных результатов обратиться к специалисту по солнечной энергетике. Он учтет все факторы, влияющие на выработку электроэнергии солнечными батареями именно в вашем регионе/городе и подберет для вас более оптимальный вариант.