Jak spočítat, kolik solárních panelů potřebujete pro svůj dům?

Dnes si spočítáme množství materiálů potřebných pro domácí elektrárnu, zejména solární panely a baterie. Níže je tabulka pro zeměpisnou šířku Moskvy.

Výpočet výkonu solárního panelu

Pro výpočet požadovaného výkonu solárních panelů potřebujete vědět, kolik energie spotřebováváte. Například, pokud je vaše spotřeba energie 100 kWh za měsíc (odečty lze zobrazit na elektroměru), pak k výrobě tohoto množství energie potřebujete solární panely.

Samotné solární panely produkují sluneční energii pouze během denního světla. A svůj jmenovitý výkon dodávají pouze tehdy, když je jasná obloha a sluneční paprsky dopadají v pravém úhlu.

Když slunce padá pod úhly, výkon a výroba elektřiny znatelně klesá a čím ostřejší je úhel dopadu slunečních paprsků, tím větší je pokles výkonu. Při zatažené obloze klesá výkon solárních panelů 15-20x, i při lehké oblačnosti a oparu klesá výkon solárních panelů 2-3x a s tím vším je třeba počítat.

Při výpočtu je lepší vzít pracovní dobu, po kterou solární panely pracují téměř na plný výkon, rovných 7 hodinám, to je od 9 do 4 hodin. Samozřejmě v létě budou panely fungovat od úsvitu do soumraku, ale ráno a večer bude výkon velmi malý, objemově pouze 20-30% z celkového denního výkonu a 70% energie bude vyrobeno v intervalu od 9 do 16 hodin. Pole panelů o výkonu 1 kW (1000 wattů) tak za slunečného letního dne vyrobí 9 kWh elektřiny po dobu 16 až 7 hodin a 210 kWh za měsíc. Plus další 3 kW (30 %) na ráno a večer, ale to budiž rezerva, protože je možné polojasno. A naše panely jsou instalovány trvale a úhel dopadu slunečních paprsků se mění, takže panely přirozeně nedodají svůj výkon na 100 %. Myslím, že je jasné, že pokud je pole panelů 2 kW, pak výroba energie bude 420 kWh za měsíc. A pokud je k dispozici jeden 100wattový panel, pak poskytne pouze 700 watthodin energie za den a 21 kW za měsíc.

Není špatné mít 210 kWh za měsíc z pole s kapacitou pouze 1 kW, ale není to tak jednoduché. Za prvé, není možné, aby bylo všech 30 dní v měsíci slunečno, takže se musíte podívat do archivu počasí pro daný region a zjistit, kolik je přibližně zamračených dní v jednotlivých měsících. V důsledku toho bude pravděpodobně 5-6 dní určitě zataženo, kdy solární panely nevyrobí polovinu elektřiny. To znamená, že si můžete klidně odškrtnout 4 dny a výsledek už nebude 210 kWh, ale 186 kWh. Musíte také pochopit, že na jaře a na podzim je denní světlo kratší a je zde mnohem více zatažených dnů, takže pokud chcete využívat solární energii od března do října, musíte zvýšit pole solárních panelů o 30-50 %, v závislosti na konkrétní oblasti.

Ale to není vše, existují také vážné ztráty v bateriích a v měničích (invertor), které je také třeba vzít v úvahu, více později. O zimě zatím mluvit nebudu, jelikož tato doba je z hlediska výroby elektřiny naprosto žalostná, a když pak týdny nesvítí slunce, nepomůže ani pole solárních panelů a buď budete potřebovat napájení ze sítě během těchto období nebo nainstalujte generátor plynu. Dobře pomáhá i instalace větrného generátoru, který se v zimě stává hlavním zdrojem výroby elektřiny, pokud ovšem ve vašem regionu nejsou větrné zimy a větrný generátor má dostatečný výkon.

Výpočet solárních panelů – postup

Vypočítáme výkon zařízení požadovaný spotřebitelem

Nejprve musíte vypočítat přesný počet zařízení, která je třeba zajistit elektřinou, s ohledem na spotřebu energie každého z nich. To může zahrnovat domácí spotřebiče (lednička, TV, pračka, mikrovlnná trouba, žehlička, rychlovarná konvice a další malé domácí spotřebiče), počítačové vybavení, osvětlovací systémy, kotle, kotle, čerpadla, sekačky na trávu, zařízení na odklízení sněhu atd. Za tímto účelem buď analyzujeme a zprůměrujeme průměrné denní ukazatele elektroměru, nebo jednoduše sečteme všechny výkony zařízení, která budou fungovat pomocí solárních panelů. To lze provést podle pokynů na zařízeních nebo můžete informace o průměrných hodnotách zařízení najít v odborné literatuře nebo na internetu.

Pokud se rozhodnete pro instalaci solárních panelů, musíte při výpočtu výkonu všech zařízení počítat se ztrátami, které jsou přibližně 20 %. Pokud je například spotřebovaný denní výkon zařízení 5 kW/h, pak bude celková průměrná denní spotřeba s přihlédnutím ke ztrátám: 5 x 1,2 = 6 (kW/h). Takový přísun energie za den budeme potřebovat pro nepřetržitý provoz všech zařízení.

Vypočítáme potřebnou kapacitu baterie solárních panelů

To lze znázornit následujícím zjednodušeným vzorcem se symboly: E = M/N, kde E je kapacita baterie solárních panelů, M je výkon spotřebovaný zařízeními, N je síťové napětí. V našem příkladu s napětím 12V dostaneme:

E = 6kW/12V = 500 (A/h).

Zjištění součinitele oslunění nebo měsíční úrovně radiace

Koeficient závisí na kraji/městě bydliště. Jedná se o otevřené informace, které lze snadno najít na internetu a v referenčních knihách. Například v Charkově je průměrný roční koeficient radiační úrovně 3,49 kW/h/m2, jeho minimální hodnota v prosinci je 0,93 kW/h/m2/den a maximální v červnu 5,89 kW/h/m 2 /den. . A v Oděse je roční průměr 3,41 kW/h/m2, minimum v prosinci 0,87 kW/h/m2/den, maximum v červenci 6,39 kW/h/m2/den.

Vypočítáme denní výkon vybrané solární baterie

Pro výpočet, kolik solárních panelů je potřeba pro dům nebo byt, použijeme vzorec: P = K x S x účinnost, kde P je výkon jedné baterie, K je koeficient slunečního záření (úroveň záření), S je plocha jedné baterie, Efficiency je účinnost baterie v procentech. Zvažme to v praxi. Například pro baterii o výkonu 250 W, ploše 2 m2 a účinnosti (účinnosti) 15% získáme:

Průměrná denní produktivita, Charkov:

roční: 3,49 kW/h/m 2 x 2m 2 x 0,15 = 1,047 kW;

max: 5,89 kW/h/m2 x 2m2 x 0,15 = 1,767 kW;

min: 0,93 kW/h/m2 x 2m2 x 0,15 = 0,279 kW.

Průměrná denní produktivita, Oděsa:

roční: 3,41 kW/h/m 2 x 2m 2 x 0,15 = 1,023 kW;

max: 6,39 kW/h/m2 x 2m2 x 0,15 = 1,917 kW;

min: 0,87 kW/h/m2 x 2m2 x 0,15 = 0,261 kW.

Výpočet potřebného počtu solárních panelů

To lze provést pomocí následujícího vzorce: C = M/P, C je požadovaný počet solárních panelů, M je výkon spotřebovaný zařízeními (již jsme to určili výše) a P je výkon jedné solární baterie .

V našich příkladech dostáváme:

Pro Charkov:

max: 6 kW/h / 1,767 3 kW = XNUMX baterie

min: 6 kW/h / 0 kW = 279 baterií

Pro Oděsu:

max: 6 kW/h / 1,917 3 kW = XNUMX baterie

min: 6 kW/h / 0 kW = 261 baterií

Výpočet kapacity baterie pro solární panely

Takto vypadá solární elektrárna uvnitř domu Další příklad instalovaných baterií a univerzálního ovladače pro solární panely:

Nejmenší kapacita baterie, který prostě musí být takový, aby přežil temnou dobu dne. Pokud například od večera do rána spotřebujete 3 kWh energie, pak by baterie měly mít takovou rezervu energie. Pokud je baterie 12 voltů 200 A/h, pak se energie v ní vejde 12*200=2400 wattů (2,4 kW).

Ale baterie nelze vybít na 100 %. Specializované baterie lze vybít maximálně na 70 %, pokud více, rychle se degradují. Pokud nainstalujete běžné autobaterie, mohou se vybít maximálně na 50 %.

Závěr! Musíte nainstalovat dvakrát tolik baterií, než je požadováno, jinak je budete muset vyměňovat každý rok nebo i dříve.

Optimální rezerva kapacity baterie To je denní zásoba energie v bateriích. Pokud je vaše denní spotřeba například 10 kWh, pak by pracovní kapacita baterie měla být přesně taková. Pak můžete bez problémů přežít 1-2 zamračené dny bez přerušení. Navíc v běžných dnech během dne se baterie vybijí pouze na 20-30%, což prodlouží jejich krátkou životnost.

Další důležitá věc To je účinnost olověných akumulátorů, která je přibližně 80 %. To znamená, že když je baterie plně nabitá, spotřebuje o 20 % více energie, než může později uvolnit. Účinnost závisí na nabíjecím a vybíjecím proudu a čím vyšší nabíjecí a vybíjecí proudy, tím nižší je účinnost. Například, pokud máte baterii 200 Ah a připojíte 2 kW rychlovarnou konvici přes invertor, pak napětí na baterii prudce klesne, protože vybíjecí proud baterie bude asi 250 A a energetická účinnost klesne. na 40-50 %. Také pokud nabíjíte baterii vysokým proudem, účinnost se prudce sníží.

Také střídač (měnič energie 12/24/48 na 220 V) má účinnost 70-80%. Při zohlednění ztrát energie přijaté ze solárních panelů v bateriích a při přeměně stejnosměrného napětí na střídavé 220V budou celkové ztráty asi 40 %. To znamená, že je třeba zvýšit zásobu kapacity baterie o 40 %, a tak dále zvýšit pole solárních panelů o 40 %kompenzovat tyto ztráty.

Ale to nejsou všechny ztráty.. Existují dva typy solárních regulátorů nabíjení a jsou nepostradatelné. PWM (PWM) regulátory jsou jednodušší a levnější, neumí transformovat energii, a proto solární panely nedokážou odevzdat veškerý svůj výkon do baterie, maximálně 80 % jmenovitého výkonu. Ale MPPT regulátory sledují bod maximálního výkonu a přeměňují energii snížením napětí a zvýšením nabíjecího proudu, v důsledku toho zvyšují účinnost solárních panelů až na 99 %. Pokud tedy nainstalujete levnější PWM regulátor, zvyšte pole solárních panelů o dalších 20 %.

Co je třeba vzít v úvahu při výpočtu solárních panelů

Než vypočítáte solární panely pro dům nebo byt, musíte se rozhodnout o úkolu. Konkrétně, budou solární panely sloužit pouze k záložnímu napájení, jako doplňkový zdroj energie, nebo by měly zcela pokrýt potřeby elektrické energie zařízení? Poté je třeba určit celkový výkon zařízení, která vyžadují stabilní a nepřerušovanou dodávku elektřiny generované solárními panely. Je důležité si uvědomit, že existuje přímo úměrný vztah mezi výkonem spotřebovaným zařízeními „na výstupu“ a délkou jejich provozu se zvýšením kapacity bateriového pole, výkonem střídačů a v konečném důsledku náklady na celou solární instalaci.

Výpočet solárních panelů pro soukromý dům nebo chatu

Pokud neznáte svou spotřebu a jen plánujete, řekněme, napájet svou daču ze solárních panelů, pak se spotřeba vypočítá celkem jednoduše. Například budete mít ve své dači ledničku, která podle pasu spotřebuje 370 kWh za rok, což znamená, že za měsíc spotřebuje pouze 30.8 kWh energie a 1.02 kWh za den. Také světlo, například vaše žárovky jsou energeticky úsporné, každá řekněme 12 wattů, je jich 5 a svítí průměrně 5 hodin denně. To znamená, že za den vaše světlo spotřebuje 12*5*5=300 watt*h energie a za měsíc „spálí“ 9 kW*h. Můžete také odečíst spotřebu čerpadla, TV a všeho ostatního, co máte, vše sečíst a získat svou denní spotřebu energie a poté vynásobit měsícem a získat nějaké přibližné číslo.

Měsíčně například získáte 70 kWh energie, přidáte 40 % energie, která se ztratí v baterii, střídači atd. To znamená, že solární panely potřebujeme k výrobě přibližně 100 kWh. To znamená 100:30:7=0,476 kW. Ukazuje se, že potřebujete pole baterií o výkonu 0,5 kW. Ale takové pole baterií bude stačit jen v létě, i na jaře a na podzim v zatažených dnech dojde k výpadkům proudu, takže je nutné pole baterií zdvojnásobit.

Pro napájení soukromého domu v létě potřebujete pole o výkonu 2 kW.

Abyste ale i na jaře a na podzim dostali dostatek energie, je lepší pole navýšit o 50 %, tedy další plus 1 kW. A v zimě, během dlouhých zatažených období, použijte buď plynový generátor, nebo nainstalujte větrný generátor o výkonu alespoň 2 kW. Přesněji řečeno, lze jej vypočítat na základě archivních dat počasí pro daný region. Použité zdroje:

Instalace domácího solárního systému je vždy významnou investicí. Kromě samotných solárních panelů potřebujete zařízení na skladování a přeměnu energie. I s přihlédnutím k tomu, že ušetříte na účtech za elektřinu, může návratnost solárních panelů trvat desítky let a někdy nepřijde vůbec.

Počáteční data

Pro výpočty budou hlavní proměnné následující:

• Kolik platíte pro elektřinu z centrální elektrické sítě.
• Obecný náklady na sadu solární elektrárna.
• Předpokládá se výstupní úroveň energie z vaší sluneční soustavy.

Pro přibližný, „hrubý“ výpočet budou tyto vstupy dostačující. Pro podrobnější předpověď návratnosti solárních panelů je ale třeba počítat i s postupným opotřebením fotomodulů, zdražováním tarifů elektřiny a s tím, zda část elektřiny prodáte státu.

Tarify elektřiny a spotřeby vašeho domova

To je možná klíčový faktor, kolem kterého se budou dělat všechny výpočty. Chcete-li určit návratnost solárního systému, musíte pochopit, kolik elektřiny se spotřebuje na potřeby domácnosti.

Když se podíváte na své účty za elektřinu, můžete vypočítat průměrnou spotřebu elektřiny vašeho domova v kWh. Každá faktura uvádí měsíční částku a je lepší sečíst údaje posledních 12 plateb, abyste viděli roční obrázek. Díky znalosti aktuálního tarifu můžete předvídat, kolik zaplatíte v příštím roce. Za stejnou spotřebu elektřiny však budete muset v dalších letech platit více, protože tarify rostou minimálně jednou ročně, a to různě po celé republice. V ideálním případě si můžete prostudovat historii růstu cen elektřiny ve vašem regionu a odhadnout, co se bude dít dál, nebo jednoduše předpokládat odhadovaný nárůst cen za kWh o 5 % ročně.

Potřebný výkon solární elektrárny, a tedy i její cena, bude záviset na tom, kolik elektřiny vaše domácnost spotřebuje.

Kolik stojí sada solárních panelů?

Dobrou zprávou je, že domácí solární energie je rok od roku dostupnější. Pokud je ale vaším cílem úplná autonomie, pak se musíte připravit na velké výdaje.

Nejprve je nutné provést výpočty kolik solárních panelů budete potřebovatk pokrytí všech energetických potřeb. Zde vycházíme z měsíční spotřeby doma a úrovně slunečního záření ve vašem regionu. Máme podrobný materiál, který vám pomůže provést výpočty.

Návratnost solárních panelů vypočítáme pomocí vzorce

Zpětná vazba je období, po kterém se vám vrátí počáteční náklady na solární systém prostřednictvím úspor na účtech za energii.

Jednoduchý vzorec pro hrubý výpočet vypadá takto:

Doba návratnosti = Náklady na elektrárnu / (Výkon elektrárny za rok × Tarif).

Podívejme se na to na příkladu. Předpokládejme, že celý systém s instalací vás stál 400 000 rublů, za rok je schopen vyrobit 5 000 kWh a aktuální tarif elektřiny je 5 rublů/kWh. Dosazením všech hodnot do vzorce získáme následující:

400 000 / (5 000 x 5) = 16 let.

Tento vzorec je přibližný, protože Nejsou zohledněny náklady na výměnu například baterií, postupný pokles účinnosti panelů a každoroční zvyšování tarifů elektřiny. Navíc můžete přebytečnou elektřinu prodat. Protože Všechny tyto proměnné jsou poměrně těžko předvídatelné, je lepší držet se „hrubého“ výpočtu. Navíc dodatečné náklady a snížená účinnost modulů jsou kompenzovány zvýšenými tarify.

Shrnutí

Návratnost solárních panelů závisí na vaší geografické poloze a úrovni vašich potřeb elektřiny. Obyvatelé ne všech regionů, kteří mají za cíl ušetřit na účtech za elektřinu, se mohou spolehnout na solární energii, ale stále je to přínos pro životní prostředí.