Солнечными панелями для выработки электроэнергии

Расчет мощности солнечных батарей на квадратный метр

Солнечные батареи получают энергию солнца и преобразуют ее в электроэнергию. Использование дармового ресурса обходится не совсем даром — стоимость оборудования достаточно велика, к тому же комплекс требует обслуживания, замены отработанных элементов, обновления состава. Для того, чтобы не тратить лишних денег, следует заранее определить мощность солнечных батарей, необходимых для обеспечения дома. Для этого надо знать параметры оборудования, какое количество энергии вырабатывает солнечная батарея в течение светового дня, сколько приходится на одну панель и на весь комплекс в целом. Вопрос сложный и емкий, поэтому рассмотрим его по порядку.

Что такое солнечная батарея

Если принято решение установить дома солнечную электростанцию, необходимо иметь точное представление о ее устройстве. В первую очередь, надо знать, что представляют собой солнечные панели и как они работают.

Прежде всего, надо уточнить терминологию. Под названием «солнечные батареи» принято понимать весь комплекс по принятию, преобразованию и накоплению солнечной энергии. Видимые элементы, расположенные на открытых участках (крышах, специальных опорных сооружениях или просто на земной поверхности) — это солнечные панели. Она представляют собой плоскость, составленную из отдельных солнечных элементов. Каждый из них является самостоятельным приемником солнечной энергии, преобразующим ее в электричество. Для этого использован фотоэлектрический эффект, возникающий при освещении полупроводников:

Эффективность солнечных батарей напрямую зависит от размера, типа и количества отдельных элементов, составляющих данный комплект. Один элемент способен выдать определенное, довольно небольшое количество энергии. Однако, объединенные в батарею (подключенные параллельно) и выполненные в виде сплошной принимающей поверхности (панели), они могут обеспечивать энергией определенное количество потребителей. Для пользователя остается лишь выполнить расчет солнечных батарей и определить, сколько нужно приобрести панелей и дополнительного оборудования.

Разновидности

Эффективность и производительность солнечных панелей зависят от конструкции отдельных элементов. Существует несколько разновидностей:

1. Монокристаллические. Изготавливаются из одного монокристалла, выращенного из кремния в определенных условиях. Представляют собой тонкий поперечный срез. КПД составляет 17–22 %. Это самые дорогие и качественные элементы. Внешне выглядят как черные прямоугольники со скошенными краями.
2. Поликристаллические. Разработаны для того, чтобы снизить себестоимость и конечную цену элементов. Изготавливаются из расплава кремния, состоящего из множества кристаллических образований. КПД составляет 12–18 %. Характеристики этих элементов несколько снижены, но и цена более доступная для массового покупателя. Внешне они представляют собой синие прямоугольники.
3. Аморфные элементы. Эти элементы имеют более слабые характеристики, чем моно- или поликристаллические конструкции. Однако, они намного дешевле, что позволяет получить общую мощность аморфных солнечных панелей, не уступающую более производительным конструкциям. Разница только в количестве элементов. Аморфные солнечные батареи изготавливаются из разных материалов, могут быть жесткими или гибкими. Особенностью таких панелей является способность работать в пасмурную погоду, когда освещенность низкая.

Самыми производительными панелями считаются арсенид-галлиевые, но их обычно не учитывают в общей классификации. Они слишком дорогие, поэтому для частных пользователей не доступны.

Кроме этого, существуют одно- и двухсторонние солнечные батареи, способные поглощать свет одной или обеими сторонами. Однако, пока применения двусторонним панелям не найдено, так как для использования одновременно обеих сторон требуется отражающая система. Она сложна в изготовлении и настройке, дешевле использовать большее количество обычных панелей.

Состав комплекта солнечных батарей

Комплект солнечных батарей для дома представляет собой набор оборудования, где сами панели играют роль только приемника и источника энергии. Сами панели, принимая и перерабатывая свет в электрический сигнал, отдают его через контроллер заряда на аккумуляторные батареи. Они соединены с сетевым инвертором — устройством, преобразующим постоянный ток в стабильные переменные 230 В. Инвертор выдает это напряжение на потребителей, а излишки (если они есть) он может отдавать в централизованную сеть. Некоторые комплекты малой мощности работают только на снабжение собственного потребления и в сеть ничего отдать не способны. В европейских странах уже достаточно давно используется схема выдачи в сеть излишков энергии, за что владельцы частной солнечной электростанции получают определенные льготы, скидки или доплаты.

Все оборудование размещается в доме, снаружи только солнечные панели. Для частного дома этого комплекта может хватить даже без дополнительной подпитки из централизованной сети, если расчет количества солнечных батарей и дополнительного оборудования выполнен правильно. Особенностью любого комплекта является возможность увеличения его параметров путем установки дополнительных панелей и увеличения емкости аккумулятора. Поскольку производительность напрямую завязана на площадь освещенной поверхности, суммарный размер панелей определяет возможности всего комплекта.

Вычисляя параметры комплекса, необходимо делать поправку на непостоянство солнечного освещения. Например, в летнее время комплекс выдает в 10 раз меньше энергии, чем летом. Кроме того, погодные условия также вносят свои поправки. Поэтому, определить показатели солнечной электростанции можно только приблизительно, а при расчетах приходится делать большой запас. Максимальной эффективностью обладают крупные солнечные электростанции промышленного назначения, способные питать большие населенные пункты.

Где купить

Приобрести солнечные панели можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых панелей есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

От чего зависит мощность солнечный батарей

Конструкция гелиобатареи — не единственный фактор, определяющий эксплуатационные показатели комплекса. В процесс вмешиваются внешние факторы, которые уменьшают возможности комплекса. Они воздействуют на работу оборудования поодиночке и сообща, снижая эффективность и уменьшая показатели гелиостанции.

Мощность солнечной батареи — это количество электроэнергии, которое она способна выдать в единицу времени. Это величина конечная, то есть рассчитанная по максимальному значению и имеющая определенный предел. Известно, что солнечная постоянная — 1 кВт на 1 м². Эта величина измерена в определенных условиях, обозначает количество энергии, падающее на земную поверхность в солнечный день при температуре 25° и постоянно вертикальном падении на поверхность. На практике получение полного расчетного объема энергии невозможно.

Характеристики самой качественной солнечной панели ограничены. Ее КПД не превышает 24 %, поэтому максимальной мощностью, полученной от 1 м² принимающей поверхности может быть 0.24 кВт. Это в идеальных условиях и с постоянной коррекцией положения поверхности относительно Солнца. На практике таких условий не бывает. В ситуацию вмешиваются погодные, климатические и сезонные условия. Возможны целые пасмурные недели, длительность светового дня в летний и зимний период существенно отличается.

Кроме этого, температура также влияет на способность солнечных элементов производить энергию — ее выработка значительно падает, как только температура поднимается выше +25°. Это означает, что в ясный летний день, когда мощность солнечных батарей на каждый квадратный метр должна быть максимальной, получить ожидаемый результат не удастся из-за сильного нагрева фотоэлементов. Поэтому, производя расчет солнечной электростанции, надо делать поправки на сезонные условия, длительность дня и прочие природные факторы.

Следующий фактор, который необходимо учесть при выполнении расчета — деградация гелиопанелей. Этот показатель у разных моделей отличается, есть образцы, сохраняющие до 90 % рабочих качеств даже через 20–25 лет эксплуатации. однако, у большинства панелей деградация происходит равномерно и пропорциональна длительности использования.

Кроме этого, расчет количества солнечных панелей необходимо делать с учетом потерь на дополнительном оборудовании — инвертор имеет КПД около 92–96 (и это одна из лучших моделей). Кроме этого, неизбежны потери на АКБ и контроллере, которые достигают 40 % и также снижают общие параметры комплекса. Сами приборы расходуют энергию на питание собственных плат. Поэтому, полный и точный расчет солнечных панелей — задача крайне сложная, требующая экспериментального подтверждения.

Расчет мощности

Рассмотрим подробно, как рассчитать мощность гелиопанелей. Прежде всего, необходимо вычислить свое потребление. Для этого надо сложить потребляемую мощность всех электроприборов, нагревателей, освещения и прочих потребителей. Сделать это непросто, так как придется вспомнить все мелочи, которых оказывается довольно много.

Для простоты рассмотрим пример расчета по готовой сумме потребления. Например, есть частный дом, который потребляет в месяц 300 кВт/час. Это означает, что в день потребление составляет 10 кВт/час. Здесь необходимо определить, сколько солнечных панелей, способных вырабатывать в сутки не менее 10 кВт, нужно для дома.

Прежде всего, надо определиться с временем работы системы. Даже самые мощные элементы способны принимать энергию только в определенное время суток. Рабочий период называется пиковыми солнечными часами. Их не следует путать с длительностью светового дня, которая гораздо больше. Однако, утренние и вечерние часы в расчет не берутся, так как для оборудования они непродуктивны.

Как правило, учитывается время с 9 до 16 часов. Этот период можно еще сократить, чтобы скорректировать потери от деградации панелей, изношенного оборудования или АКБ. Допустим, рабочее время панелей в сутки составит 5 часов. При потребности в 10 кВт, необходимо, чтобы на 1 час приходилась выработка не менее 2 кВт энергии. Руководствуясь этим значением, можно подсчитать, сколько солнечных батарей нужно для обеспечения дома, если часовая выработка составляет 2 кВт. Для этого надо изучить технические характеристики разных моделей и выбрать наиболее удачные варианты.

Существуют и другие методы. Можно рассчитать мощность по формуле:

где Рсп — мощность панелей, кВт;

Еп — суточное потребление, кВт;

К — коэффициент потерь (1.2–1.4);

Ринс — мощность инсоляции на земной поверхности;

Еинс — среднемесячное значение инсоляции (берется в таблицах).

Эта формула дает достаточно корректный результат, но неподготовленному человеку пользоваться ей трудно. Придется искать величины инсоляции, которые различаются по регионам. Для неопытных людей проще всего использовать онлайн-калькулятор, которых в сети довольно много.

Одна панель в сутки вырабатывает около 100 Вт энергии. Есть маломощные модели, по 50 Вт, пригодные для питания осветительных приборов с низким потреблением. Выбирать устройства необходимо с некоторым запасом, учитывая возможность появления дополнительных потребителей и деградацию оборудования. На практике приходится учитывать также стоимость панелей и условия их работы. Например, если солнечных дней в году мало, оптимальным вариантом станут гибкие модели, хорошо работающие даже в сумерках.

В заключение необходимо напомнить, что самостоятельный расчет мощности — задача трудная даже для профессионалов. Приходится учитывать большое количество факторов, о которых неподготовленный человек даже не имеет представления. Поэтому, лучшим вариантом будет обращение к специалисту, или расчет с помощью онлайн калькуляторе (что несколько хуже).

Видео по теме

Источник

Калькулятор солнечных батарей для расчета выработки электрической энергии и окупаемости

Данные по инсоляции предоставлены сервером NASA, история измерений ведется с 1984 года и является самой достоверной в мире информацией на сегодняшний день.

Стиральная машина Шт × Вт × часов

Стоимость солнечных батарей	Срок окупаемости солнечных батарей	Чистая прибыль за 20 лет
—	—	—

Данный калькулятор предназначен для оценки выработки электрической энергии солнечными батареями и срока их окупаемости.

Мы предоставляем и используем для расчетов данные солнечной инсоляции в любой точке земного шара. Точность местоположения составила 0,1 градус долготы и широты.

Что бы воспользоваться нашим калькулятором укажите местоположение вашей солнечной электростанции на Яндекс карте вручную или введите название населенного пункта в поле поиска.

Заполняем данные:

1. Из выпадающего списка выберете модель и количество солнечных батарей которые вы планируете использовать или уже используете. Если в предложенном списке нет необходимых вам солнечных батарей, выберете «У меня другая солнечная батарея»
2. Наш калькулятор автоматически рассчитает и покажет оптимальный угол наклона ( «Оптимум» ) для максимальной усредненной выработки в год, а так же оптимальный зимний и летний угол, которые будут полезны в случае использования вами поворотного механизма или эксплуатации электростанции в определенное время года ( например только летом, в этом случае вам стоит ориентироваться именно на угол «Лето»). Если по каким то причинам вы не хотите использовать предложенные системой оптимальные углы ( к примеру вы планируете монтировать батареи на кровлю своего дома, и угол предопределяется уже имеющейся конструкцией), есть возможность задать произвольный ( необходимый вам угол ). При изменении угла, данные по выработки будут пересчитаны автоматически.
3. При выборе солнечных батарей крайне важно правильно рассчитать величину мощности энергопотребления. Для этого в калькуляторе вам предложено указать электрические приборы которыми вы будете пользоваться. Укажите их количество, мощность, а так же время работы в течении суток. Если в предложенном нами перечне нет необходимого вам прибора, вы можете воспользоваться пунктом «Другой прибор».

Например для небольшого загородного дама выбираем:

• Электролампа — 3шт х 50Вт х 6ч/сут итого 0,9кВт ч/сут,
• Телевизор — 1шт х 150Вт х 4ч/сут итого 0,6кВт ч/сут,
• Холодильник — 1шт х 200Вт х 6ч/сут итого 1,2кВт ч/сут,
• Циркуляционный насос — 1шт х 50Вт х 21ч/сут итого 1,05 кВт ч/сут.

Современные модели ЖК телевизоров потребляют 100-200Вт. Холодильник работает не постоянно. Основным потребителем энергии в нем является компрессор, который включается, если требуется холод. В среднем холодильник работает около 6 ч/сут. Циркуляционный насос используется практически круглосуточно. Все эти данные позволяют вычислить необходимую мощность для энергопитания используемых вами приборов.

В нашем случае суммарное потребление в сутки составит 3,75 кВт ч/сут.

Теперь давайте подберем необходимое количество солнечных батарей для Краснодарского края:

Мы выбираем солнечные модули, мощность которых составляет 280Вт, далее выбираем угол наклона, предложенный в качестве оптимального программой, то есть 45 градусов.

Далее нам следует выбрать необходимое количество батарей.

Дойдя до трех модулей мы увидим, что сможем перекрыть энергопотребление наших приборов в период с апреля по сентябрь. Этого будет достаточно если эксплуатация дома происходит только в этот период ( то есть летнее время ). Для круглогодичной эксплуатации дома вам потребуется минимум 6 панелей мощностью 280 Вт каждая. При этом лучше будет взять 9 штук, чтобы не испытывать дефицита в пасмурные дни.

График выработки очень удобен для визуальной оценки и выбора оптимального числа солнечных панелей. Под ним предлагается информативная сводная таблица, в которой представлены данные о выработке солнечной электростанции и планируемой нагрузке.

Не забудьте заполнить форму и получить коммерческое предложение для вашей солнечной электростанции.

Расчет солнечной электростанции при помощи нашего калькулятора является предварительным. Нужно принимать во внимание индивидуальность каждого объекта, и чтобы сформировать предложение «под ключ», учитывающее монтаж, техническое и экономическое обоснование, необходимо проконсультироваться с нашими специалистами. Сделать это можно по телефону или заказать выезд инженера к вам. По результатам разговора специалисты сделают предложение, которое будет отвечать вашим требованиям по максимуму. В комплексном предложении будет включена стоимость самой электростанции и ее профессиональный монтаж.

Чтобы мы могли сделать предварительный расчет, отправьте нам свои данные при помощи специальной формы. Если какой-либо информации будет не хватать, наши специалисты свяжутся с вами для уточнения деталей.

Источник