Com es calcula la potència del panell solar per a la seva llar

Creació: 19 de desembre de 2019

Molt sovint, quan sol·liciten la selecció d'equips o quan trien una central d'energia solar, els clients fan la pregunta: Com calcular la potència i el nombre de plaques solars i bateries i quina potència escollir una central d'energia solar. En aquest article intentarem tractar aquest tema i intentaré explicar amb un llenguatge senzill, sense entrar en detalls, com fer-ho.

En primer lloc, cal esbrinar quanta electricitat consumeix al dia., es pot fer prenent la lectura mensual mitjana del comptador d’electricitat i dividint-la per 30 dies. Així aconseguim el consum mitjà per dia. Per exemple, la norma social en RO per a dues persones és de 234 kW, que suposa uns 8 kW d’electricitat al dia. En conseqüència, necessitem panells solars per generar la mateixa quantitat d’energia al dia.

Càlcul del nombre de plaques solars i de la seva capacitat

Des de plaques solars només generen energia elèctrica durant el dia, primer s’ha de tenir en compte això, també val la pena entendre que la producció en dies ennuvolats i a l’hivern és molt reduïda i pot representar un 10-30 per cent de la potència dels panells. Per simplicitat i comoditat, calcularem d'abril a octubre, a l’hora del dia, la producció principal va de 9 a 17 h, és a dir, 7-8 hores al dia... A l’estiu, els intervals, per descomptat, seran més llargs, des de la sortida fins a la posta de sol, però durant aquestes hores la producció serà molt inferior a la nominal, de manera que estem fent una mitjana.

Així doncs, 4 plaques solars amb una capacitat de 250W. (1000W en total). Es generaran 8 kWh d’energia al dia, és a dir, al mes és de 240 kWh. Però aquest és un càlcul ideal, com hem dit més amunt, en dies ennuvolats la producció serà menor, de manera que és millor prendre el 70% de la producció, 240 * 0,7 = 168 kWh. Es tracta d’un càlcul mitjà sense pèrdues al convertidor i a les bateries. A més, aquest valor es pot utilitzar per calcular una central d'energia solar en xarxa on no s'utilitzen bateries.

Càlcul de plaques solars

La potència necessària dels panells solars es calcula d’acord amb el clima de la zona i la intensitat de la radiació en diferents èpoques de l’any. Els angles d’inclinació horitzontalment i verticalment tenen una gran importància en els càlculs. Aquest indicador és especialment important si el sistema solar funcionarà tot l'any. La ubicació de l’equip també en dependrà. Si l’angle d’inclinació no requereix ajustos, els panells es poden col·locar directament al sostre de l’edifici.

La mesura més important és el càlcul de plaques solars, el nombre de mòduls i la seva eficiència. Es prenen les dades del millor i del pitjor mes en termes d’eficiència energètica. Per als càlculs d’insolació estàndard, es selecciona una superfície d’1 m2 i, per determinar la potència nominal, es requereix una temperatura de 25 ° C, amb un flux lluminós estàndard d’1 kW / m2.

La determinació del rendiment de la bateria solar durant el mes es realitza segons la fórmula següent: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. Les seves variables corresponen als indicadors següents:

• Esb: la quantitat d'energia generada per la bateria.
• Eins és el resultat d’una insolació mensual d’1 m2.
• η és el valor de l'eficiència global en la transmissió de corrent a través dels conductors.
• Рсб és la potència nominal del panell solar.
• Rince és el poder d’insolació més alt d’1 m2 de la superfície terrestre.

A l’hora de calcular, cal utilitzar unitats iguals per a tots els indicadors. Normalment, es tracta de joules o quilowatts hora. Calculant la insolació mensual, podeu determinar fàcilment la potència nominal del panell solar necessària per generar una quantitat mensual d’electricitat: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

Cal tenir en compte que la tensió a la sortida del panell solar serà un 15-40% superior a la tensió de la bateria. Quan s’utilitzen controladors econòmics, aquesta diferència sempre s’esborra. Els models moderns més cars poden reduir aquesta xifra al 2-5%.

La radiació solar té diferents potències, segons la temporada i el mes concret. La potència nominal del propi panell es manté inalterada, per tant, l'elecció correcta del lloc de la seva instal·lació és de gran importància. Utilitzant les fórmules anteriors, només es pot determinar un nombre aproximat de mòduls. Per obtenir un valor precís amb el marge necessari, es pren el doble de panells, es corregeix per la nit, els dies ennuvolats, les nevades i altres factors que redueixen l'eficiència del sistema.

Càlcul de bateries d’una central solar

A continuació, passem al càlcul de la capacitat de la bateria dels panells solars. La seva quantitat i capacitat han de ser tals que l'energia que s'emmagatzema en ells sigui suficient per a l'hora fosca del dia, val la pena considerar que el consum d'electricitat a la nit és mínim, en comparació amb l'activitat diürna.

Bateria de 100 Ah emmagatzema aproximadament 100A * 12V = 1200W. (una bombeta de 100W funcionarà amb aquesta bateria durant 12 hores). Així que si consumeix 2,4 kWh per nit. electricitat, cal instal·lar 2 bateries de 100Ah cadascuna. (12V), però aquí s’ha de tenir en compte que no és desitjable descarregar les bateries en un 100%, i millor no més d’un 70% -50%. Basant-nos en això, obtenim 2 bateries de 100Ah cadascuna. emmagatzemarà 2400 * 0,7 = 1700Wh. Això és cert quan es descarreguen corrents petits, quan es connecten consumidors potents, es produeix una caiguda de tensió i la capacitat disminueix.

Si voleu calcular la quantitat de bateria necessària per a una bateria solar, a continuació es mostra una taula de correspondència (per a un sistema de 12 V.):

• Bateria solar de 50W. - bateria 20-40 A.h.
• 100W. - 50-70 A.h.
• 150W. - 70-100 hores
• 200W. - 100-130 hores
• 300W. - 150-250 hores

Anàlisi de càlculs

Tenint en compte les condicions meteorològiques i la potència nominal de les bateries, es pot concloure que una bateria de 400 W a Moscou no serà suficient ni per suportar el mode d’emergència a l’estiu. Tot i que per donar, un excés del nivell d’emergència del 80% es pot considerar una opció acceptable, especialment amb el funcionament intermitent de l’inversor, però només quan sigui necessari subministrar electricitat.

Els sistemes de baixa potència no estan dissenyats per a la font d’alimentació domèstica les 24 hores del dia, fins i tot a l’estiu. Atès que l’energia en aquests sistemes és fonamental per a l’autoconsum del controlador de càrrega i del convertidor. A l’hivern, la potència del col·lector solar no serà suficient per al funcionament de tots els electrodomèstics a casa, però a l’estiu és força acceptable que la font d’alimentació sigui ininterrompuda.

Capacitats de la bateria a partir dels càlculs de potència de Moscou:

• 500 W: proporciona un mínim d'emergència del 80% des de maig fins a finals d'agost;
• 600 W - mitjans de març - setembre;
• 800 W: quan se supera el nivell d'emergència (excepte els mesos de desembre i gener), proporciona tensió de març a setembre;
• 1 kW: proporciona un consum bàsic d'electricitat durant gairebé tot l'any, però a l'hivern (desembre i gener) és possible que l'energia no sigui suficient;
• 1,2 kW: proporciona un mode moderat al juliol, al març-setembre el mode bàsic de consum d'energia. El mínim d’emergència correspon al període de novembre a gener;
• 2 kW: manté un mode còmode o proper al període de maig a agost i bàsic de febrer a agost. Però en els llargs i foscos mesos, aquesta capacitat de captador solar pot no ser suficient;
• 3,2 kW: proporciona un mode còmode per a tots els dies llargs i us permet comptar amb un mínim d’emergència durant tot l’any;
• 5,3 kW: bateries de capacitat nominal, que permeten un ús gairebé il·limitat d’electricitat durant el període de maig a agost i durant tot l’any en mode bàsic;
• 8 kW: la potència de la bateria solar, que garanteix l’ús d’electricitat durant tot l’any en mode moderat;
• 13,5 kW: mode de consum d'energia còmode durant tot l'any.

Potència i pèrdues del convertidor

Ara, pel que fa a l’inversor, també té la seva pròpia eficiència, que és del 75-90%, és a dir, tots aquests valors obtinguts de producció i reserva d'energia es poden atribuir a aquests percentatges. Com a resultat, és millor tenir una reserva doble de capacitat per a les bateries, de manera que, quan consumeixis 2400Wh per nit, instal·leu 4 bateries amb una capacitat de 100Ah. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. La potència de l’inversor mostra la càrrega nominal que s’hi pot connectar., és a dir, el nombre i el tipus d’electrodomèstics.

Com a resultat, obtenim una planta d'energia solar de 2,5 kW:

1. Panells solars 4pcs. 250W cadascun. Generació mensual de 170 a 240 kWh (36 mil rubles)
2. Bateria de 100 Ah cadascun. 4 coses. estoc fins a 4800 watts. (Bateries AGM de 50 mil rubles)
3. Inversor de 2,4 kW de potència nominal de l'equip connectat (27 mil)

Total 113 mil rubles. per a un conjunt d'equips.

Càrrega màxima i consum mitjà d’energia

De moment, no tothom es pot permetre el luxe d’instal·lar una subestació amb energia solar a la seva casa de camp. No obstant això, quan planifiqueu la seva instal·lació, primer heu d’esbrinar quina càrrega màxima s’hauria d’esperar en encendre els electrodomèstics i quina quantitat mitjana d’electricitat consumeixen al dia.

El nivell màxim de càrrega es determina en funció de la potència màxima de tots els aparells elèctrics de la casa, de manera que quan s’encenen diversos d’ells al mateix temps, el sistema de la casa pot fer front a la càrrega.

Per determinar el consum diari mitjà de cadascun dels dispositius, s’hauria de multiplicar la seva potència pel temps de funcionament de la xarxa al dia. I el consum total d’energia es troba sumant l’energia de tots els electrodomèstics de la casa.

Determinar les mètriques de consum d’energia global us permetrà planificar l’ús eficient de l’energia solar generada pels panells solars. A més, les xifres obtingudes permeten calcular la potència de les plaques solars per a la llar, per saber quina bateria cal comprar. La capacitat de la bateria afecta directament el seu cost.

Electrodomèstics, consum d’electricitat

Ara, pel que fa als consumidors i la seva capacitat, en teniu els principals:

• TV led - 50-150W.
• Nevera classe A - 100-300W. (només quan el compressor està en funcionament)
• Portàtil: 20-50W
• Llum d'estalvi energètic - 30W, LED 3-9W
• Caldera de paret (electrònica + bomba incorporada) - 70-130W.
• Encaminador - 10-20W.
• Aire condicionat 9 - 700-900W.
• Correu electrònic Tetera - 1500W.
• Microones - 500-700W.
• Rentadora - 600 - 900W.
• DVR + 4 càmeres - 30-50W.

Totes les potències s’indiquen per hora de funcionament del dispositiu, cal tenir en compte que la majoria dels dispositius funcionen poc temps, la caldera s’escalfa durant 5 minuts, la nevera s’encén cada 2-3 hores durant una hora per mantenir el ritme. La bomba de la caldera també funciona mentre es manté la temperatura del refrigerant. També podeu calcular altres dispositius segons aquest principi.

Què inclou el kit del sistema solar

Per obtenir corrent, no n’hi ha prou amb comprar plaques solars i connectar-les. El sistema solar consta de molts dispositius tècnics igualment importants, gràcies als quals es crea l’efecte desitjat. Per tant, perquè la vostra llar tingui electricitat d’origen respectuós amb el medi ambient, a més de plaques solars, haureu de comprar 6 elements bàsics més del sistema, a saber:

• generador;
• inversor;
• bateria;
• controlador de càrrega solar;
• consumidor 230V;
• caixa de connexió.

Per tant, abans de començar a dissenyar la instal·lació i col·locació d’un sistema fotovoltaic, heu d’entendre que és molt més car que comprar sols panells solars.La vida útil i l'eficiència dels elements seleccionats dependran del nombre de mòduls, de la classe i de l'empresa del fabricant. Les característiques tècniques correctament seleccionades, la fiabilitat del dispositiu i la ubicació dels panells solars seran la clau per a un rendiment i una durabilitat d’alta qualitat.

Calculant el nombre de bateries per a la llar

Per calcular quantes bateries necessiteu per a la vostra llar, heu d’estimar els valors de diversos paràmetres clau. Vegem-ho tot en ordre.

Càlcul del consum energètic

Per calcular el nombre de panells requerit, heu de començar fent una llista de tots els aparells elèctrics i el seu temps de funcionament, tenint en compte la potència. Només després d’elaborar una descripció tècnica del sistema, podeu calcular la demanda total de la casa, que és un pas obligatori per calcular el nombre de plaques solars. La taula següent mostra els valors dels aparells elèctrics individuals per ajudar-vos a calcular.

Per calcular correctament el cost de l’electricitat a casa vostra, en funció del nombre de dispositius, podeu veure la potència de cada dispositiu a la documentació tècnica o a Internet al lloc web del fabricant.

Després de calcular, haureu de corregir els valors, ja que la bateria solar adquireix un 100% de corrent continu, que es converteix en corrent altern amb l’ajut de l’inversor, amb la qual cosa es perd fins a un 20% de la tensió. . També heu de tenir en compte el fet que la potència d’arrencada de qualsevol dispositiu elèctric és diverses vegades superior a la que s’indica al passaport, per tant, a l’hora de calcular l’electricitat consumida total, heu de deixar un error que serà utilitzat per l’inversor durant els primers segons quan s’engega el dispositiu. Si hi ha molts dispositius tan potents a la casa i poden activar-se al mateix temps, és millor oferir un encès separat per iniciar.

Determinació de la quantitat d'energia del sol en una àrea específica

La quantitat d'energia generada pels panells solars depèn de la regió i de la radiació solar. Aquests indicadors no es poden calcular ni mesurar de manera independent, per això cal que us poseu en contacte amb l'estació hidrometeorològica o el llibre de referència per obtenir dades. Es pot trobar a Internet, n’hi ha prou amb indicar a la cerca la vostra ciutat i la definició de radiació solar. Després de recollir la informació necessària, heu d’utilitzar la fórmula següent per determinar la quantitat d’energia:

Radiació solar mitjana anual: kW * h / m2 / dia

Com que el sol brilla en diferents èpoques de l'any amb diferents nivells de radiació, és aconsellable calcular-ne el valor en funció dels indicadors de tot l'any, és a dir, utilitzar el valor mitjà, és clar, si voleu utilitzar plaques solars tot l'any. A partir de les dades calculades, podeu determinar el nombre i la potència del mòdul solar. Per exemple, considerem els valors de Moscou, terraplè de Kotelnicheskaya, latitud 55,7.

Aquests indicadors aproximats i la fórmula anterior us permeten fer els càlculs més precisos per a la selecció de la potència i del nombre de plaques solars, però, excepte aquells casos en què hi hagi un període extremadament llarg de temps plujós o ennuvolat.

Càlcul del nombre de bateries

Basant-se en els valors indicats anteriorment per al consum d’energia dels aparells elèctrics, així com el nivell de radiació solar, podeu determinar la quantitat adequada de plaques solars per proporcionar electricitat a casa vostra.Per tant, prenem el valor de la radiació de la taula per al mes o període que us interessa i, després, el dividim per 1000. El valor resultant s’anomena pico-hores, en 1000 W / m2. I el mòdul solar, al seu torn, genera tal quantitat d’energia, on Pw és la potència, E és el valor d’insolació per al període seleccionat, k és un coeficient igual a 0,5 a l’estiu i 0,7 a l’hivern:

W = k Pw E / 1000

El factor W corregeix la pèrdua de potència consumida no només per l’inversor o el buit d’arrencada en apagar els aparells elèctrics, sinó també la incidència obliqua dels feixos que varia al llarg del dia. La fórmula anterior i la quantitat d'energia necessària consumida a la casa (calculada prèviament) us permeten determinar la potència total del mòdul i, per tant, entendre quantes plaques solars heu de proporcionar completament. Avui es presenten bateries amb una capacitat de 50 W o superior. El generador es pot utilitzar per ajustar el valor requerit.

És molt important no seleccionar els panells solars d’extrem a extrem segons la potència calculada, per exemple, si el consum mitjà d’energia d’una casa és de 68 W, no s’ha de comprar cap mòdul amb una potència de 70 W, és millor compreu dos panells de 50W o utilitzeu electricitat solar parcialment, i no per a ús permanent. Però els experts aconsellen que, si ja heu abordat una qüestió com la de proporcionar a una casa un corrent ecològic, és millor calcular l'indicador en excés.