Розрахунок невеликих сонячні електростанції можна зробити досить просто озброївшись аркушем паперу і ручкою. У цій статті ми розповімо основні принципи підбору обладнання для побутових сонячних електростанцій.
Важливо: комплектація сонячної системи ніяк не пов’язана з площею будинку. Вона залежить тільки від потужності підключається обладнання і кількості споживаної енергії.
Основними елементами сонячної електростанції є:
· сонячні панелі-вони генерують електроенергію, і чим вони потужніші і їх більше, тим більше електроенергії можна отримати протягом дня.
· акумуляторні батареї-в них відбувається накопичення элеткроэнергии, яку можна використовувати у відсутності сонця (вночі), коли вироблення електрики на сонячних панелях немає.
· контролер заряду акумулятора-це пристрій, який дозволяє забезпечити правильні режими заряду акумулятора. Вибір цього пристрою, як правило, чисто технічний момент за винятком вибору типу контролера mppt або шім. Іноді контролер заряду може бути вбудований в інвертор.
· інвертор перетворювач напруги – цей пристрій перетворює постійний струм на акумуляторах в змінний 220в, який використовується у всіх побутових електроприладах. Потужність інвертора обмежує максимальну потужність електроспоживачів, які можуть бути підключені до системи.
Тепер детально зупинимося на кожному з цих елементів системи, для того, щоб зрозуміти, яке саме обладнання і в якій кількості, нам буде потрібно.
Наступне питання-як розрахувати скільки сонячних батарей потрібно встановити, щоб їх було достатньо для забезпечення потрібною кількістю електроенергії.
Перш ніж відповісти на це питання, давайте з’ясуємо, скільки ж електроенергії ми споживаємо. Це можна зробити помноживши потужність електроприладів на час їх роботи, наприклад: лампочка потужністю 50вт працюючи протягом 3х годин, витратить 50вт*3ч=150вт*год електроенергії. Таким чином, можна порахувати повне електроспоживання за добу, але є і більш простий спосіб – подивитися показання електролічильника за місяць і розділити на кількість днів у місяці. Наприклад: лічильник за місяць (30 днів) накрутив 150квт*год електроенергії. В середньому за добу виходить 5квт * год електроенергії. Це означає, що масив сонячних панелей повинен за сонячний день встигнути згенерувати таку ж кількість електроенергії.
Сонячні панелі бувають різного розміру і потужності, і в кожному конкретному випадку буває зручніше використовувати панелі певного розміру, але, як правило, для середніх і великих систем використовуються панелі 250-300вт, оскільки вони найбільш оптимальні з точки зору монтажу. Потужність панелі це якраз та кількість електроенергії, яка вона виробляє при повній освітленості. Тобто якщо на сонячну панель 250вт протягом 3х годин під прямим кутом буде світити сонце, то вона виробить 250вт*3ч=750вт*год електроенергії. Звичайно протягом дня може бути досить хмарно і мало світла, тому та ж сама панель при хмарній погоді може виробляти в 3-4 рази менше електроенергії ніж в сонячну погоду. Таким чином для грубої оцінки такий підхід в розрахунках може підійти. Наприклад якщо потрібна система, яка влітку повинна виробляти 5квт*год електроенергії в день, за умови, що в середньому протягом 4х годин на панель буде світити сонце (4ч*250вт=1000вт), то нам знадобиться не менше 5 таких панелей.
Для більш точного розрахунку необхідно використовувати так звані таблиці сонячної інсоляції, в яких вказані середні значення сонячної освітленості на 1 кв.м. За добу в різних регіонах нашої країни. Наприклад в астрахані в червні на поверхню нахилену на 35градусов до горизонту за місяць проникає 197.7 квт*год енергії. За добу в середньому вийде близько 6.6 квт*год енергії. Звичайно, не вся ця енергія буде перетворена в електричну. У кожного модуля є ккд (коефіцієнт корисної дії, не плутати з ккд фепу), в середньому це 16.5-17%. Це означає що потрібно 6.6 квт * год помножити на 17%, в результаті чого отримаємо 1.12 квт*год на добу з одного квадратного метра сонячних панелей. Знаючи потрібну нам кількість енергії на добу, наприклад 5квт*год, ми можемо визначити потрібну нам площу сонячних панелей – 5квт*год/1.12 квт*год=4.46 м. Кв. Сонячний модуль 250вт має розміри 1650х990мм і площу рівну 1.64 м. Кв.
Скільки потрібно акумуляторів
Кількість енергії яке може бути запасено в акумуляторній батареї можна оцінити за формулою»ємність помножити на номінальну напругу”. Наприклад акумулятор ємністю 100ач і напругою 12в, може запасти в собі 100ач*12в=1200вт*год електроенергії.
Знаючи, скільки енергії у нас витрачається на добу, ми можемо визначити яка частина цієї енергії витрачається з акумуляторів у відсутності сонця. Але оскільки термін служби акумуляторів на пряму залежить від глибини його розряду, і не рекомендується розряджати акумулятори нижче 50%, ми рекомендуємо робити розрахунок акумуляторів виходячи з добового споживання, наприклад в добу споживається 5квт*год, це 5000вт*ч.розділивши споживання на 12в, отримаємо необхідну ємність банку акумуляторів 5000вт*ч/12в=416ач. Тобто. 4 акумулятора по 100ач гарантовано не розрядяться повністю протягом дня, що дозволить збільшити термін їх служби, а також забезпечать необхідною кількістю електроенергії у відсутності сонця – вночі.
Взимку сонця сильно менше ніж влітку, тому якщо ви хочете повністю автономну систему, то всі розрахунки необхідно робити грунтуюся на мінімальних значеннях сонячної інсоляції, які, як правило спостерігаються в грудні-січні. Так ви гарантовано забезпечите собі автономне харчування протягом року. Наприклад в тій же астрахані, значення сонячної інсоляції в грудні в 4 рази менше ніж в червні, тому для автономної роботи системи взимку, буде потрібно в 4 рази більше сонячних панелей.
Якщо у вас є можливість підключитися до мережі абоГенератору, то це дозволить не купувати велику кількість сонячних панелей, для забезпечення харчуванням в зимовий час. При тривалій відсутності сонця можна включити мережу або генератор для зарядки акумуляторів не невеликий період часу до повної зарядки, і продовжувати отримувати енергію від сонця.
На сьогоднішній день є велика кількість інверторів з вбудованим зарядним пристроєм акумуляторів, аж до автоматичного перемикання на живлення від мережі в разі сильного розряду акумуляторних батарей.
