​Как выбрать и рассчитать мощность солнечной батареи

Как выбрать солнечную батарею

Сегодня на рынке в широком ассортименте представлены солнечные батареи. Как же разобраться во всем разнообразии? В этой статье мы рассмотрим их основные различия и поможем подобрать панель требуемой мощности.

Итак, какие панели выбрать? Поликристаллические или монокристаллические солнечные батареи, ведь именно они получили наибольшую популярность среди населения.

При имеющемся ограничении по площади наилучшим вариантом будет купить монокристаллическую солнечную батарею. Это более дорогостоящий вариант, но за счет производства из сырья высокой степени очистки (99,999%) достигается более высокий КПД в сравнении с поликремневыми панелями. Эффективность батареи достигает 22%. На вид у такой батареи углы скруглены, поверхность однородная, псевдоквадраты черного цвета.

Если же вы не ограничены в площади размещения солнечных батарей, то вам подойдут менее эффективные поликристаллические солнечные панели. Несмотря на большую площадь, по сравнению с монокристаллическими батареями, и меньшую отдачу, они имеют и ряд преимуществ. Поликристаллические батареи стоят дешевле и немного лучше работают при отсутствии солнца в пасмурную работу. Более низкий коэффициент эффективности обусловлен тем фактором, что помимо высокоочищенного кремния при производстве используется вторичное сырье. Эффективность поликристаллических батарей достигает 18%.

Внешне такие батареи имеют форму квадратов. Неоднородность структуры и цвета связана, как мы писали выше, с большим количеством разнородных кристаллов кремния и примесей.

Теперь о том, какой же мощности солнечную батарею приобрести

Если вы устанавливаете солнечную батарею для экономии энергии в месте, где уже есть обычное электричество, и вам регулярно приходят счета за электроэнергию, то необходимо всего лишь разделить ежемесячное потребление электроэнергии на количество дней в месяце и определить, какой процент от этого количества вы хотите компенсировать при помощи солнечной энергии.

Например, пришла платежка за месяц, в которой прописано 205 кВт*ч. Среднее дневное потребление: 205 кВт*ч /30 дней = 6,8 кВт*ч в сутки.

К полученному результату добавим потери на разряд/заряд аккумулятора примерно в размере 20%. Следовательно, для того, чтобы сделать энергетическую систему дома полностью автономной система солнечных батарей должна иметь возможность отдавать около 8000 Вт*ч электрической энергии в сутки. Либо потребуется принять решение о частичной компенсации электроэнергии посредством солнечной энергии.

Как же подсчитать мощность солнечной батареи, когда в отдаленном месте попросту не проведено электричество или попросту вы строите новый дом? И это тоже не так сложно. Высчитывается объем, потребляемой энергии, каждым из используемых в доме прибором, в том числе лампочек и элементами самой солнечной электростанцией.

На каждом из бытовых приборов указана мощность, которая нам при расчетах поможет. Например, на телевизоре указана мощность 150 Вт. Прикидываем среднее и максимальное количество часов работы телевизора. Для примера возьмем среднее 2 часа в сутки, максимальное – 4 часа. Т.е. для обеспечения работы телевизора нам потребуется 0,3 кВт*ч в сутки, а в идеале 0,6 кВт*ч в сутки. При использовании сезонных приборов, таких как лампы освещения, кондиционеры или обогреватели потребуется учесть зимнее и летнее потребление. В таблице «Расход электроэнергии бытовыми приборами» вы найдете примерные данные по многих домашним приборам.

Таблица 1. «Расход электроэнергии бытовыми приборами»

Потребитель Мощность Сезон Продолжительность работы за сутки Потребление за сутки
в среднем максимум в среднем максимум
Основные регулярные потребители
Инвертор 20 Вт всегда 24 часа 1.73 МДж (0.48 кВт·ч)
Контроллер заряда 5 Вт всегда 24 часа 0.43 МДж (0.12 кВт·ч)
Освещение
(одновременно 10 энергосберегающих ламп по 20 Вт, аналогичных лампам накаливания по 100 Вт)
200 Вт зима 8 часов 10 часов 5.76 МДж (1.6 кВт·ч) 7.2 МДж (2 кВт·ч)
лето 2 часа 4 часа 1.44 МДж (0.4 кВт·ч) 2.88 МДж (0.8 кВт·ч)
Холодильник
(работа компрессора)
500 Вт зима 2 часа 2.5 часа 3.6 МДж (1 кВт·ч) 4.5 МДж (1.25 кВт·ч)
лето 3 часа 4 часа 5.4 МДж (1.5 кВт·ч) 7.2 МДж (2 кВт·ч)
Насос вибрационный 250 Вт зима 30 минут 40 минут 0.45 МДж (0.125 кВт·ч) 0.6 МДж (0.17 кВт·ч)
лето 2 часа 3 часа 1.8 МДж (0.5 кВт·ч) 2.7 МДж (0.75 кВт·ч)
Насос центробежный 800 Вт всегда 15 мин 30 мин 0.72 МДж (0.2 кВт·ч) 1.44 МДж (0.4 кВт·ч)
Стиральная машина (механическая стирка и отжим, но без нагрева воды) 500 Вт всегда 1 час 6 часов 1.8 МДж (0.5 кВт·ч) 10.4 МДж (3 кВт·ч)
Утюг (с учётом работы термостата) 1500 Вт всегда 30 минут 2 часа 2.7 МДж (0.75 кВт·ч) 10.4 МДж (3 кВт·ч)
Телевизор с видеопроигрывателем или видеомагнитофоном 150 Вт всегда 2 часа 4 часа 1.08 МДж (0.3 кВт·ч) 2.16 МДж (0.6 кВт·ч)
Ноутбук 100 Вт всегда 2 часа 4 часа 0.72 МДж (0.2 кВт·ч) 1.44 МДж (0.4 кВт·ч)
ИТОГО до 2.5 кВт максимум, обычно не более 1.5 кВт зима 19.5 МДж (5.5 кВт·ч) 40.3 МДж (11.4 кВт·ч)
лето 15.9 МДж (4.75 кВт·ч) 40.8 МДж (11.5 кВт·ч)
Второстепенные регулярные потребители
Электрочайник 2 кВт всегда 5 раз по 3 минуты 20 раз по 3 минуты 0.9 МДж (0.5 кВт·ч) 7.2 МДж (2 кВт·ч)
Кухонный водонагреватель
нагрев воды до 70°С, нагреваемая порция не более 10 литров
1.2 кВт зима (с 5°С) 2 часа (25 литров) 5 часов (50 литров) 9 МДж (2.5 кВт·ч) 19.5 МДж (5.5 кВт·ч)
лето (с 15°С) 1.5 часа (25 литров) 3 часа (50 литров) 5.5 МДж (1.5 кВт·ч) 11.5 МДж (3.2 кВт·ч)
Электробойлер горячего водоснабжения
нагрев воды для ванной и душа до 50°С, нагреваемая порция не более 100 литров
0.7 / 1.3 / 2.0 кВт зима (с 5°С) 4 / 2 / 1.25 часа (50 литров) 12 / 6 / 4 часа (150 литров) 9.5 МДж (2.5 кВт·ч) 28 МДж (8 кВт·ч)
лето (с 15°С) 3 / 1.5 / 1 час (50 литров) 10 / 5 / 3 часа (150 литров) 7 МДж (2 кВт·ч) 21.5 МДж (6 кВт·ч)
ИТОГО до 4 кВт максимум, обычно не более 2 кВт зима 20 МДж (5.5 кВт·ч) 56 МДж (15.5 кВт·ч)
лето 14.5 МДж (4 кВт·ч) 41 МДж (11.5 кВт·ч)
Нерегулярные потребители
Кухонные электроприборы (кухонный комбайн, мясорубка, миксер, соковыжималка и пр.) до 2 кВт всегда 30 минут 4 часа до 1.8 МДж (1 кВт·ч) до 14.4 МДж (4 кВт·ч)
Косметические электроприборы (электробритва, фен и пр.) до 2 кВт всегда 5 минут 30 минут до 0.3 МДж (0.15 кВт·ч) до 1.8 МДж (1 кВт·ч)
Пылесос 1800 Вт всегда 30 минут 2 часа 3.5 МДж (0.9 кВт·ч) 13 МДж (3.6 кВт·ч)
Электроинструмент
(болгарка, дрель, лобзик, электропилы и пр.)
до 2 кВт всегда 1 час 4 часа до 3.6 МДж (1 кВт·ч) до 14.4 МДж (4 кВт·ч)
Газонокосилка или триммер 1500 Вт лето 1 час 4 часа 5.4 МДж (1.5 кВт·ч) 18 МДж (5 кВт·ч)
Снегоуборщик 1500 Вт зима 1 час 4 часа 5.4 МДж (1.5 кВт·ч) 18 МДж (5 кВт·ч)
ИТОГО до 2 кВт

Устанавливая угол наклона солнечной батареи, предпочтительно разместить ее с углом наклона на 15° больше, чем географическая широта местности. Чем больше наклон, тем эффективнее выработка энергии. Кроме того, наиболее оптимальным считается установка солнечных батарей с ориентацией на юг.

Давайте теперь попробуем рассчитать, сколько же панелей нам потребуется с учетом месторасположения нашей солнечной системы, а также погодных условий.

Допустим, после подсчетов мощности все бытовых приборов, мы вышли на те же 6,8 кВт*ч в сутки. Учтем потери на разряд/заряд аккумулятора в размере 20%.

W=6800 Вт*ч +20%=8160 Вт*ч=8,16 кВт*ч

Допустим, мы планируем установить батареи мощностью 250 Вт (модель PLM-250P-60)

Определим объем электроэнергии, которую одна такая батарея может выработать в летние и зимние сутки. Для этого нам пригодится формула:

W = k* Pw* E/кол-во дней в месяце, где

  • k – коэффициент для летних месяцев равен 0,5, для зимних 0,7,
  • Pw – мощность выбранной солнечной батареи в Вт,
  • E – средняя интенсивность солнечной радиации в месяц, при которой панели тестируются в кВт*ч/м2

Интенсивность солнечной радиации или другими словами инсоляцию для своего региона вы можете найти в таблице «Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2».

Таблица 2. «Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2»

Астрахань, широта 46.4 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 32,4 52,9 95,5 145,5 189,4 209,9 189,7 174,7 127.8 81.7 45.0 26.6 1371.1
Вертикальная панель 62.1 75.9 99.5 103.0 97.1 92.0 91.8 112.1 123.2 116.5 86.4 52.7 1112.2
Наклон панели 35.0° 56.1 77.9 122.5 161,6 187.8 197.7 184.5 189.9 164.6 124.7 80.2 46.9 1593.6
Вращение вокруг полярной оси 69.4 96.0 157.1 218.3 268.0 293.3 269.1 276,1 229 164,4 102,3 57,3 2200,2
Владивосток, широта 43.1 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 72.7 93.2 130.0 135,1 143.9 129.2 124.3 124.8 119.1 94.3 64.6 57.8 1289.5
Вертикальная панель 177.0 166.0 139.2 90.2 74. 9 64.4 66.9 79.0 105.2 126.8 127.7 147.1 1364.2
Наклон панели — 50.0° 169.0 171.8 173.0 138.1 121.1 109.6 109.1 121.7 144.1 147.5 130.3 139.5 1681.3
Вращение вокруг полярной оси 194.9 211.1 227.0 189.3 178.9 150.6 142.8 164.3 194.2 184.0 151.9 157.6 2146.7
Москва, широта 55.7 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 16.4 34.6 79.4 111.2 161.4 166.7 166.3 130.1 82.9 41.4 18.6 11.7 1020.7
Вертикальная панель 21.3 57.9 104.9 93.5 108.2 100.8 108.8 103.6 86.5 58.1 38.7 25.8 908.3
Наклон панели — 40.0° 20.6 53.0 108.4 127.6 166.3 163.0 167.7 145.0 104.6 60.7 34.8 22.0 1173.7
Вращение вокруг полярной оси 21.7 62.3 132.9 161.4 228.0 227.8 224.8 189.2 126.5 71.6 42.2 26.0 1514.3
Петрозаводск, широта 61 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 7.1 19,9 66,7 101,1 141.0 167,1 157.7 109,6 56,5 23.0 8.2 2.4 860.0
Вертикальная панель 20.0 41.3 120.2 107.1 102,7 112.0 113,6 98,1 67,6 36 14.4 2.8 835,6
Наклон панели — 45.0° 16,8 36.9 116.4 127.7 148.1 166.3 163.7 128.6 77.3 36.7 13.5 2.8 1034,6
Вращение вокруг полярной оси 19.9 44.6 159.1 177.5 215.2 258.0 252.1 179.7 96.4 42.7 15.0 2.9 1463
Петропавловск- Камчатский, широта 53.3 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 30.2 49.6 94.3 127.3 152.9 155.8 144.9 131.1 91.0 64.4 33.6 23.3 1098.4
Вертикальная панель 77.7 99.7 133.3 116.1 96.5 90.3 91.3 99.5 97.1 111.5 86.8 78.5 1178.3
Наклон панели » 50.0° 70.6 95.9 142.3 148.1 147.4 142.5 137.6 140.9 120.2 118.0 81.6 69.8 1414.9
Вращение вокруг полярной оси 80.2 114.5 181. 5 200.8 202.7 202.5 189.3 193.0 156.0 147.0 95.9 80.2 1843.6
Сочи, широта 43.6 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 37.0 55.2 84.0 116.6 167.1 199.0 206.8 185.0 130.1 95.4 54.2 34.7 1365.1
Вертикальная панель 65.8 76.5 78.1 80.0 86.9 86.2 95.7 113.6 119.0 130.0 97.6 67.6 1099.9
Наклон панели — 35.0° 62.0 80.2 103.5 125.0 163.0 184.9 198.1 197.0 161.6 141.7 92.8 61.7 1571.4
Вращение вокруг полярной оси 76.0 99.1 129.9 160.1 222.1 269.3 289.0 284.0 222.0 185.8 117.2 75.6 2129.9
Южно- Сахалинск, широта 47 янв февр март апр май июнь июль авг сент окт нояб дек год
Горизонтальная панель 50.9 77.1 128.8 138.6 162.8 157.5 146.7 128.5 105.9 79.4 49.7 41.7 1267.5
Вертикальная панель 113.2 137.8 1.32.2 103.4 90.3 81.9 82.9 87.3 99.5 111.4 97.9 97.7 1265.5
Наклон панели 45.0° 102.2 132.7 175.4 149.1 153.7 142.2 136.6 131.5 130.4 124.2 94.8 87.2 1560.2
Вращение вокруг полярной оси 118.5 160.6 219.3 191.8 206.6 193.4 176.3 167.5 167.7 153.8 111.7 99.9 1966.9

Таблица 3. «Дневная сумма солнечной радиации, кВт*ч/м2 горизонтальная площадка»

Город Янв Фев Март Апр Май Июнь Июль Авг Сент Окт Нояб Дек За год
Санкт-Петербург 0,35 1,08 2,36 3,98 5,46 5,78 5,61 4,31 2,6 1,23 0,5 0,2 2,8
Москва 0,5 0,94 2,63 3,07 4,69 5,44 5,51 4,26 2,34 1,08 0,56 0,36 2,63
Казань 0,68 1,44 2,82 4,29 5,52 5,93 5,72 4,49 2,86 1,51 0,83 0,54 3,06
Ростов-на-Дону 1,27 2,09 2,98 4,09 5,53 5,76 5,86 5,17 3,85 2,38 1,31 1 3,45
Нижний Новгород 0,64 1,45 2,75 3,95 5,34 5,6 5,5 4,27 2,69 1,45 0,75 0,45 2,91
Екатеринбург 0,64 1,5 2,94 4,11 5,11 5,72 5,22 4,06 2,56 1,36 0,72 0,44 2,87
Новосибирск 0,69 1,37 3,02 4,08 5,05 5,48 5,01 4,29 2,93 1,44 0,8 0,62 2,91
Хабаровск 1,64 2,72 4,11 4,61 5,39 5,86 5,42 4,53 3,81 2,56 1,72 1,28 3,64
Ереван 2,04 2,91 3,85 4,69 5,68 6,76 6,75 6,04 4,96 3,53 2,31 1,71 4,28

Таблица 4. «Месячные и годовые суммы солнечной радиации, кВт*ч/м2. Оптимальный наклон площадки»

Город Янв Февр Март Апр Май Июнь Июль Авг Сент Окт Ноябрь Дек В год
Москва 20,6 53 108,4 127,6 166,3 163 167,7 145 104,6 60,7 34,8 22 1173,7
Воронеж 30,7 60,1 117 129 169 166 176 151 120 81,8 50,3 37,1 1245
Краснодар 42,8 77,8 127 147 178 171 194 172 148 123 81,7 55,6 1433
Махачкала 48,2 77 128 168 200 190 208 196 161 132 93 77,2 1581
Рязань 21,2 55 109 130 168 165 169 147 106 62,3 35,2 23 1174

Для летних месяцев в Московcкой области максимальное значение инсоляции в июле. Высчитываем мощность батареи в 250 Вт для этого месяца: W= 0,5× 250×167,7/30= 698,8 Вт*ч

Для зимы в январе: W=0,7× 250×20,6/30=120,2 Вт*ч,

Делим требуемую мощность для обеспечения всего дома автономным энергоснабжением на полученные значения и округляем:

N=8160/698,8=12 шт. - количество солнечных батарей мощностью 250 Вт, требуемых для полного обеспечения в июне

N=8160/120,2=68 шт. - количество аналогичных батарей для января

Теперь осталось дело за малым. Принять решение по размеру системы. Из полученных вычислений понятно, что 12 солнечных батарей мощностью 250 Вт смогут полностью обеспечить электроэнергией лишь в самом светлом из месяцев. Если вы планируете установить систему на летней даче или компенсировать часть затрат, то эффект вас приятно порадует.

Комментарии

Сообщения не найдены