Como calcular a potência do painel solar para sua casa

Data de criação: 19 de dezembro de 2019

Muitas vezes, ao solicitar a seleção do equipamento ou ao escolher uma usina solar, os clientes fazem a seguinte pergunta: Como calcular a potência e o número de painéis solares e baterias e com que potência escolher uma usina solar. Neste artigo, tentaremos lidar com esse problema e tentarei explicar em uma linguagem simples, sem entrar em detalhes, como fazer isso.

Em primeiro lugar, você precisa descobrir quanta eletricidade consome por dia., isso pode ser feito tomando as leituras médias mensais do medidor de eletricidade e dividindo por 30 dias. Assim, obtemos o consumo médio por dia. Por exemplo, a norma social em RO para duas pessoas é 234 kW, o que é cerca de 8 kWh de eletricidade por dia. Assim, precisamos de painéis solares para gerar a mesma quantidade de energia por dia.

Cálculo do número de painéis solares e sua capacidade

Desde painéis solares gerar energia elétrica apenas durante o dia, então isso deve ser levado em consideração antes de tudo, também vale a pena entender que a produção em dias nublados e no inverno é muito reduzida, podendo chegar a 10-30 por cento da potência dos painéis. Para simplicidade e conveniência, calcularemos de abril a outubro, por hora do dia, a produção principal vai das 9h às 17h, ou seja, 7-8 horas por dia... No verão, os intervalos serão naturalmente mais longos, do nascer ao pôr do sol, mas durante essas horas a produção será muito menor do que o nominal, então estamos calculando a média.

São 4 painéis solares com capacidade de 250W. (1000 W no total). 8 kWh de energia serão gerados por dia, ou seja, por mês é de 240 kWh. Mas este é um cálculo ideal, como dissemos acima, em dias nublados a saída será menor, então é melhor pegar 70% da saída, 240 * 0,7 = 168 kWh. Este é um cálculo médio sem perdas no inversor e baterias. Além disso, este valor pode ser usado para calcular uma usina de energia solar em rede onde as baterias não são usadas.

Cálculo de painéis solares

A potência necessária dos painéis solares é calculada de acordo com o clima da região e a intensidade da radiação em diferentes épocas do ano. Os ângulos de inclinação horizontal e vertical são de grande importância nos cálculos. Este indicador é especialmente importante se o sistema solar estiver em operação durante todo o ano. A localização do equipamento também vai depender disso. Se o ângulo de inclinação não exigir ajustes, os painéis podem ser colocados diretamente na cobertura do edifício.

A medida mais importante é o cálculo dos painéis solares, o número de módulos e sua eficiência. Os dados são coletados para o melhor e o pior mês em termos de eficiência energética. Para os cálculos de insolação padrão, é selecionada uma área de 1 m2, e para determinar a potência nominal, é necessária uma temperatura de 25C, com um fluxo luminoso padrão de 1 kW / m2.

A determinação do desempenho da bateria solar durante o mês é realizada de acordo com a seguinte fórmula: Esb = Eins x Rsb x η / Rins. Suas variáveis ​​correspondem aos seguintes indicadores:

• Esb - a quantidade de energia gerada pela bateria.
• Eins é o resultado de uma insolação mensal de 1 m2.
• η é o valor da eficiência geral na transmissão de corrente por meio de condutores.
• Рсб é a potência nominal do painel solar.
• Rince é o maior poder de insolação de 1 m2 da superfície da Terra.

No cálculo, é necessário usar unidades iguais para todos os indicadores. Normalmente, são joules ou quilowatt-hora. Calculando a insolação mensal, você pode facilmente determinar a potência nominal do painel solar necessária para gerar uma quantidade mensal de eletricidade: Рсб = Рins х Есб / (Еins х η).

Deve-se observar que a voltagem na saída do painel solar será 15-40% maior do que a voltagem da bateria. Ao usar controladores baratos, essa diferença invariavelmente vai para o lixo. Modelos modernos mais caros podem reduzir esse número para 2 a 5%.

A radiação solar tem diferentes classificações de energia, dependendo da estação e do mês específico. A potência nominal do próprio painel permanece inalterada, portanto, a escolha correta do seu local de instalação é de grande importância. Usando as fórmulas acima, apenas um número aproximado de módulos pode ser determinado. Para obter um valor preciso com a margem necessária, toma-se o dobro do número de painéis corrigidos para horário noturno, dias nublados, nevascas e outros fatores que reduzem a eficiência do sistema.

Cálculo de baterias para uma usina solar

A seguir, vamos calcular a capacidade da bateria para painéis solares. Seu número e capacidade devem ser tais que a energia que neles é armazenada seja suficiente para o período de escuridão do dia, vale considerar que o consumo de eletricidade à noite é mínimo, em comparação com a atividade diurna.

Bateria de 100 ah armazena aproximadamente 100A * 12V = 1200W. (uma lâmpada de 100 W funcionará com essa bateria por 12 horas). Portanto, se você consumir 2,4 kWh por noite. eletricidade, então você precisa instalar 2 baterias de 100Ah cada. (12V), mas aqui deve-se ter em mente que é indesejável descarregar as baterias em 100%, e melhor não mais do que 70% -50%. Com base nisso, obtemos 2 baterias de 100Ah cada. armazenará 2400 * 0,7 = 1700Wh. Isso é verdade ao descarregar com baixas correntes, ao conectar consumidores poderosos, ocorre uma queda de tensão e a capacidade realmente diminui.

Se você deseja calcular quanta capacidade de bateria é necessária para uma bateria solar, abaixo está uma tabela de correspondência (para um sistema de 12 V):

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

Análise de cálculos

Levando em consideração as condições climáticas e a potência nominal das baterias, podemos concluir que uma bateria de 400 W em Moscou não será suficiente nem mesmo para suportar o modo de emergência no verão. Ainda que seja para doação, um excesso do nível de emergência de 80% pode ser considerado uma opção aceitável, principalmente com o funcionamento intermitente do inversor, mas apenas quando for necessário o fornecimento de energia elétrica.

Os sistemas de baixo consumo de energia não são projetados para fornecimento de energia doméstica 24 horas por dia, mesmo no verão. Uma vez que a energia em tais sistemas é crítica para o autoconsumo do controlador de carregamento e do inversor. No inverno, a energia do coletor solar não será suficiente para o funcionamento de todos os eletrodomésticos em casa, mas no verão é bastante aceitável que o fornecimento de energia seja ininterrupto.

Capacidades da bateria a partir de cálculos de energia para Moscou:

• 500 W - dá um mínimo de emergência de 80% de maio ao final de agosto;
• 600 W - meados de março - setembro;
• 800 W - quando ultrapassado o nível de emergência (exceto em dezembro e janeiro), fornece tensão de março a setembro;
• 1 kW - fornece consumo básico de eletricidade durante quase todo o ano, mas no inverno (dezembro e janeiro), a energia pode não ser suficiente;
• 1,2 kW - fornece um modo moderado em julho, em março - setembro o modo de consumo básico de energia. O mínimo de emergência cai no período de novembro a janeiro;
• 2 kW - mantém uma modalidade confortável, ou próxima dela no período de maio a agosto e básico de fevereiro a agosto. Mas, nos meses longos e sombrios, essa capacidade do coletor solar pode não ser suficiente;
• 3,2 kW - proporciona um modo confortável para todos os dias longos e ao longo do ano permite contar com um mínimo de emergência;
• 5,3 kW - baterias de potência nominal, permitindo o uso quase ilimitado de energia elétrica no período de maio a agosto e todo o ano no modo básico;
• 8 kW - potência da bateria solar, que garante o uso de energia elétrica durante todo o ano de forma moderada;
• 13,5 kW - modo de consumo de energia confortável durante todo o ano.

Potência do inversor e perdas

Agora, quanto ao inversor, ele também tem sua própria eficiência, que é cerca de 75-90%, ou seja, todos os valores obtidos de produção e reserva de energia podem ser atribuídos a esses percentuais. Como resultado, é melhor levar uma reserva dupla de capacidade para baterias, então com um consumo de 2.400Wh por noite, instale 4 baterias com capacidade de 100Ah. 100A * 12V * 4 = 4800Wh. A potência do inversor mostra a carga nominal que pode ser conectada a ele., ou seja, o número e o tipo de eletrodomésticos.

Como resultado, obtemos uma usina de energia solar para 2,5 kW:

1. Painéis solares 4pcs. 250W cada. Geração por mês 170-240 kWh (36 mil rublos)
2. Bateria de 100Ah cada. 4 coisas. estoque até 4800 watts. (Baterias AGM 50 mil rublos)
3. Potência nominal do inversor 2,4 kW do equipamento conectado (27 mil)

Total de 113 mil rublos. para um conjunto de equipamentos.

Carga máxima e consumo médio de energia

No momento, nem todos podem se dar ao luxo de instalar uma subestação movida a energia solar em sua casa de campo. No entanto, ao planejar sua instalação, primeiro você precisa descobrir qual pico de carga deve ser esperado quando os eletrodomésticos são ligados, bem como a quantidade média de eletricidade que consomem por dia.

O nível de carga máxima é determinado com base na potência máxima de todos os aparelhos elétricos da casa, de modo que quando vários deles são ligados ao mesmo tempo, o sistema da casa pode lidar com a carga.

Para determinar o consumo médio diário de cada um dos dispositivos, sua potência deve ser multiplicada pelo tempo de operação da rede por dia. E o consumo total de energia é encontrado somando a energia de todos os aparelhos da casa.

Determinar as métricas gerais de consumo de energia permitirá que você planeje o uso eficiente da energia solar gerada por painéis solares. Além disso, os valores obtidos permitem calcular a potência dos painéis solares domésticos, para saber qual a bateria que necessita comprar. A capacidade de uma bateria afeta diretamente seu custo.

Potência de eletrodomésticos, consumo de eletricidade

Agora, no que diz respeito aos consumidores e sua capacidade, aqui estão os principais:

• TV Led - 50-150W.
• Geladeira classe A - 100-300W. (somente quando o compressor está funcionando)
• Caderno - 20-50W
• Lâmpada que poupa energia - 30W, LIDERADO 3-9W
• Caldeira de parede (eletrônica + bomba embutida) - 70-130W.
• Roteador - 10-20W.
• Ar condicionado 9 - 700-900W.
• O email Chaleira - 1500W.
• Microondas - 500-700W.
• Máquina de lavar - 600 - 900W.
• DVR + 4 câmeras - 30-50W.

Todos os poderes são indicados por hora de operação do dispositivo, deve-se ter em mente que a maioria dos dispositivos funcionam por um curto período de tempo, a chaleira é aquecida por 5 minutos, a geladeira liga a cada 2-3 horas por uma hora para manter o ritmo. A bomba da caldeira também funciona enquanto a temperatura do refrigerante é mantida. Você também pode calcular outros dispositivos de acordo com este princípio.

O que está incluído no kit do sistema solar

Para obter corrente, não basta comprar painéis solares e conectá-los. O sistema solar consiste em muitos dispositivos técnicos igualmente importantes, graças aos quais o efeito desejado é criado. Assim, para que a sua casa tenha energia elétrica de origem ecológica, além dos painéis solares, você precisará adquirir mais 6 elementos básicos do sistema, a saber:

• gerador;
• inversor;
• bateria;
• controlador de carga solar;
• consumidor 230V;
• caixa de conexão.

Portanto, antes de começar a projetar a instalação e colocação de um sistema fotovoltaico, você deve entender que isso é muito mais caro do que comprar apenas painéis solares.A vida útil e a eficiência dos elementos selecionados dependerão do número de módulos, classe e empresa do fabricante. As características técnicas corretamente selecionadas, a confiabilidade do dispositivo e a localização dos painéis solares serão a chave para um desempenho e durabilidade de alta qualidade.

Calculando o número de baterias para a casa

Para calcular quantas baterias você precisa para sua casa, você precisa estimar os valores de vários parâmetros-chave. Vamos ver tudo em ordem.

Cálculo do consumo de energia

Para calcular o número necessário de painéis, você precisa começar fazendo uma lista de todos os aparelhos elétricos e seus tempos de funcionamento, levando em consideração a potência. Só depois de traçar uma descrição técnica do sistema, é possível calcular a demanda total da casa, que é uma etapa obrigatória para o cálculo da quantidade de painéis solares. A tabela abaixo mostra os valores de aparelhos elétricos individuais para ajudá-lo a calcular.

Para calcular corretamente o custo da energia elétrica em sua casa, dependendo da quantidade de aparelhos, você pode consultar a potência de cada aparelho em sua documentação técnica ou na Internet no site do fabricante.

Após o cálculo, é necessário corrigir os valores, pois a bateria solar assume 100% da corrente contínua, que é convertida em corrente alternada com o auxílio do inversor, resultando na perda de até 20% da tensão . Deve-se também levar em consideração o fato de que a potência de partida de qualquer dispositivo elétrico é várias vezes superior ao declarado no passaporte, portanto, ao calcular a energia elétrica total consumida, é necessário deixar um erro que será utilizado pelo inversor durante os primeiros segundos quando o dispositivo é inicializado. Se houver muitos desses dispositivos poderosos na casa e eles puderem ser ligados ao mesmo tempo, é melhor fornecer uma ativação separada para a partida.

Determinar a quantidade de energia do sol em uma área específica

A quantidade de energia gerada por painéis solares depende da região e da radiação solar. Tais indicadores não podem ser calculados ou medidos de forma independente, para isso é necessário entrar em contato com a estação hidrometeorológica ou com o livro de referência para dados. Pode ser encontrada na Internet, basta indicar na busca sua cidade e a definição de radiação solar. Depois de coletar as informações necessárias, você precisa usar a seguinte fórmula para determinar a quantidade de energia:

Radiação solar anual média: kW * h / m2 / dia

Como o sol brilha em diferentes épocas do ano com diferentes níveis de radiação, é aconselhável calcular seu valor com base nos indicadores de todo o ano, ou seja, usar o valor médio, é claro, se quiser usar painéis solares durante todo o ano. Com base nos dados calculados, você pode determinar o número e a potência do módulo solar. Por exemplo, considere os valores de Moscou, aterro Kotelnicheskaya, latitude 55,7.

Esses indicadores aproximados e a fórmula acima permitem que você faça os cálculos mais precisos para a seleção da potência e do número de painéis solares, no entanto, exceto nos casos em que há um período extremamente longo de chuva ou tempo nublado.

Calculando o número de baterias

Com base nos valores dados anteriormente para o consumo de energia de aparelhos elétricos, bem como o nível de radiação solar, você pode determinar a quantidade certa de painéis solares para fornecer eletricidade à sua casa.Então, pegamos o valor da radiação da tabela para o mês ou período que você está interessado, e depois dividimos por 1000. O valor resultante é chamado de pico-hora, em 1000 W / m2. E o módulo solar, por sua vez, gera essa quantidade de energia, onde Pw é a potência, E é o valor de insolação para o período selecionado, k é um coeficiente igual a 0,5 no verão e 0,7 no inverno:

W = k Pw E / 1000

O fator W corrige a perda de potência não apenas consumida pelo inversor ou o gap de partida quando os aparelhos elétricos são desligados, mas também a incidência oblíqua dos feixes que varia ao longo do dia. A fórmula acima e a quantidade necessária de energia consumida na casa (calculada anteriormente) permitem que você determine a potência total do módulo e, assim, entenda quantos painéis solares você precisa fornecer totalmente. Hoje as baterias são apresentadas com uma capacidade de 50 W e acima. O gerador pode ser usado para ajustar o valor necessário.

É muito importante não selecionar painéis solares ponta a ponta de acordo com a potência calculada, por exemplo, se o consumo médio de energia de uma casa é de 68W, você não deve comprar um módulo com potência de 70W, é melhor compre dois painéis de 50W ou use eletricidade solar parcialmente, e não para uso permanente. Mas os especialistas aconselham que, se você já se dedicou a uma questão como fornecer uma corrente ecológica a uma casa, é melhor calcular o indicador em excesso.