Что такое солнечная батарея: мощность солнечных батарей на квадратный метр, методы расчета

Содержание

Что такое солнечная батарея

Если вы решили установить в доме солнечную систему, вам необходимо иметь точное представление об ее устройстве. Прежде всего, нужно знать, что такое солнечные панели и как они работают.

Прежде всего, необходимо уточнить терминологию. Под названием «солнечные батареи» принято понимать целый комплекс по приему, преобразованию и хранению солнечной энергии. Видимые элементы, расположенные на открытых площадках (крыши, специальные опорные конструкции или просто на поверхности земли) — это солнечные батареи. Это план, состоящий из отдельных солнечных элементов. Каждый из них является независимым приемником солнечной энергии, преобразуя ее в электричество. Для этого используется фотоэффект, возникающий при освещении полупроводников:

солнечная батарея

Эффективность солнечных элементов напрямую зависит от размера, типа и количества отдельных элементов, входящих в комплект. Элемент способен отдавать определенное, довольно небольшое количество энергии. Однако объединенные в батарею (соединенные параллельно) и выполненные в виде твердой приемной поверхности (панели), они могут обеспечивать энергией ряд потребителей. Пользователю остается только рассчитать количество солнечных панелей и определить, сколько дополнительных панелей и оборудования необходимо приобрести.

Советуем прочитать: Правильная установка солнечных батарей на крыше дома или дачи.

Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

Цены на панели и аккумуляторы имеют широкий диапазон, что обусловлено многочисленными вариантами конструкции, мощности и других параметров. Однако затраты следует рассчитывать только на основе расчетного состава солнечной установки, который включает четко определенные типы оборудования.

Внимание! Покупать оборудование по отдельности нецелесообразно, в результате можно получить разнородное оборудование, которое не может работать вместе. Правильнее приобретать готовые комплексы, состоящие из полностью совместимого оборудования.

Первоначальная стоимость станции составляет 5 тысяч рублей и увеличивается пропорционально мощности, емкости аккумуляторных батарей и другим возможностям комплекса. Верхнего предела практически нет, так как количество солнечных панелей может быть бесконечным.

Прежде чем приступить к покупке и установке солнечной системы, необходимо точно для себя выяснить:

  • Вам нужна собственная автономная энергетическая система?
  • Какие задачи следует решать с помощью солнечных батарей?

И уже, исходя из ответов на заданные вопросы, вы принимаете решение покупать солнечные батареи или отказываться от них. Следующим шагом будет расчет необходимой мощности. В случае использования солнечных батарей в качестве основного источника энергии индикатор мощности будет одним, а если вы хотите использовать систему в качестве резервного, другим.

Первый вариант самый дорогой, вам понадобится больше батарей, большая батарея и т.д., которые вы будете использовать, например, в случае сбоя питания. Экстренные ситуации случаются довольно редко, поэтому даже небольшое количество солнечных панелей успеет преобразовать и накапливать энергию, необходимую для поддержания жизни вашего дома.

Ориентировочный расчет

Чтобы произвести предварительный расчет необходимой мощности системы, необходимо суммировать мощности одновременно включенных потребителей электроэнергии.

Это значение характеризует мощность нагрузки (Pload), зная, что мощность инвертора (Pinv) может быть рассчитана по формуле: Pinv = 1.2Pload. Например, при мощности нагрузки 1 кВт мощность инвертора должна быть не менее 1200 Вт.

Правильный расчет всех компонентов системы позволит вам получить максимальную выгоду от ее установки в домашних условиях и избежать лишних затрат.

Для расчета необходимого количества солнечных панелей (N) потребуется знание некоторых других показателей:

  • энергоемкость дома;
  • коэффициент инсоляции для вашего региона (Кинс.);
  • номинальная мощность используемых солнечных панелей (Pном.).

Показателем, характеризующим энергопотребление дома, является среднесуточное потребление (Wav.day). Коэффициент инсоляции определяется на основании статистики, учитывающей продолжительность дневного времени, количество пасмурных дней и другие показатели. Этот коэффициент находится на специальных картах солнечной инсоляции, его значения для некоторых городов России, Украины и Беларуси приведены в таблице 1.

Таблица 1

Небольшой городок Коэффициент солнечной радиации, кВтч / м2 / сутки
Янв Февраль Март Апрель Может Июнь Июль Август Святой Октябрь Ноябрь Декабрь В году
Летать 0,50 0,94 2,63 3,07 4,69 5,44 5,51 4,26 2.34 1.08 0,56 0,36 2,62
Екатеринбург 0,64 1,50 2,94 4.11 5.11 5,72 5,22 4.06 2,56 1,36 0,72 0,44 2,87
Санкт-Петербург 0,35 1.08 2.36 3,98 5,46 5,78 5,61 4,31 2,60 1,23 0,50 0,20 2,79
Киев 1,69 2,56 3,15 3,49 4,71 4,19 4,48 4,40 3,14 2,44 1,39 1,44 3,09
Ялта 1,27 2,06 3,05 4,30 5,44 5,84 6.20 5,34 4,07 2,67 1,55 1.07 3,57
Харьков 1.19 2,18 3,42 4,48 5,65 5,89 5,83 5,05 3,71 2,24 1,27 0,93 3,49
Минске 0,81 1,64 2,76 3,75 4,94 4,95 4,86 4,32 2,73 1,55 0,82 0,57 2,81
Витебск 0,72 1,50 2,70 3,87 5.20 5,24 5.21 4,24 2,75 1,52 0,80 0,51 2,86
Брест 0,88 1,61 2,69 3,80 5.00 4,97 4,78 4,34 2,86 1,65 0,87 0,68 2,85

Теперь можно произвести расчет:

Определим выработку энергии солнечным модулем в сутки:

WСБ = Pном. * Род.

Определите количество солнечных панелей, которые потребуются для питания дома:

N = Wav.day / WСБ

При расчете среднесуточного потребления не забываем учитывать возможные потери заряда / разряда аккумулятора, в среднем это значение принимается равным 15-20%. Если вы планируете использовать солнечные батареи в течение всего года, коэффициент облучения следует выбирать как самый низкий за год.

Расчет следует производить не только для солнечных батарей, но и для аккумуляторов, контроллеров заряда и инверторов.

Как показывает практика, тщательный расчет показателей энергосистемы снижает ее стоимость на 20-30%, а поскольку затраты на приобретение и установку солнечных панелей и других элементов значительны, экономия ощутима.

Наглядный пример в помощь

Для небольшого загородного дома среднесуточное потребление электроэнергии составляет около 2-5 кВт * ч, для загородного дома это значение может составлять 10-50 кВт * ч и даже больше. В таблице 1 показаны основные потребители энергии в каждом доме. На основании предоставленных данных произведем расчет.

Потребитель энергии Мощность, Вт Количество Среднесуточная продолжительность рабочего времени, ч Суточное потребление энергии, кВт * ч
1 Лампа накаливания 100 3 3 0,9
2 Лампа накаливания 60 3 3 0,54
3 Телевидение 150 1 4 0,6
4 Насос 500 1 2 1
5 Холодильник 1000 1 2 2
6 Компьютер 400 1 2 0,8
7 Спутниковая антенна тридцать 1 4 0,12
ОБЩИЙ: 5,96

Получается, что потребляемая мощность нашего дома составляет 5,96 кВт, а с учетом потерь на разряд / заряд аккумулятора 5,96 * 1,15 = 6,854 кВт. Допустим, наш дом находится в Ялте, и мы планируем использовать установленную солнечную систему в течение всего года, поэтому коэффициент инсоляции будет 3,57.

Номинальная мощность приобретенных нами солнечных панелей составляет 100 Вт. Один модуль сможет вырабатывать 100 * 3,57 = 357 ватт в сутки. Давайте посчитаем количество: 6,854 / 0,6426 = 19,2, округляем и получаем 20 солнечных панелей, способных обеспечить дом, потребляющий около 6000 Вт * ч / день.

Как видно из расчета, самые прожорливые бытовые приборы — это лампы накаливания и холодильник. Чтобы снизить затраты на электроэнергию, мы рекомендуем вам:

  1. Замените лампы накаливания на энергосберегающие светодиодные лампы, потребляя всего 4 Вт, они излучают световой поток, аналогичный 90 Вт лампы накаливания.
  2. Если сверху обклеить холодильник поролоном и отодвинуть его от стены на 15 сантиметров и более, это снизит его энергопотребление на 15%.

Деньги любят счет…

Рекомендуется использовать солнечные панели мощностью от 100 до 140 Вт, рассчитанные на работу от аккумуляторов 12 В. Наиболее мощные образцы имеют значительный вес и площадь, что затрудняет их установку и использование, а также крайне малопрактично в эксплуатации используйте менее мощные модели для среднего дома. Исходя из этих критериев, мы рассчитаем стоимость.

Модуль из поликристаллического кремния мощностью 100 Вт стоит около 5000 рублей. В нашем примере модулей 20, то есть мы потратим на них всего 100 тысяч рублей. К этой сумме необходимо добавить стоимость батарей, инвертора и приспособлений для СБ. Для системы, которую мы рассмотрели в примере, необходимо 7 аккумуляторов, стоимость одной около 9-10 тысяч рублей.

рублей, то есть потратим примерно на 60-70 тысяч рублей больше. В итоге с учетом затрат на установку солнечных панелей, инверторов и других необходимых элементов получаем сумму 200 тысяч рублей, именно столько придется потратить на автономную энергосистему для дома, потребляющего около 180 кВт в месяц.

И тогда уже решать, насколько выгодна такая модульная конструкция на вашем дачном участке.

Мощность солнечных батарей на квадратный метр

Как отмечалось выше, в среднем один квадратный метр фотоэлектрических преобразователей обеспечивает 13-18% мощности падающих на него солнечных лучей. То есть при самых благоприятных условиях с одного квадратного метра солнечных панелей можно получить 130-180 Вт.

Вы также можете получить больше мощности, установив панели с большей эффективностью. Однако основным препятствием для их распространения является довольно низкий КПД (по сравнению, например, с индукционными преобразователями) имеющихся солнечных панелей. Повышение мощности и эффективности солнечных систем — основная задача современной энергетики.

Аспекты, влияющие на то, сколько энергии вырабатывает солнечная батарея

сколько энергии производит солнечная батарея

Во-первых, производительность солнечных батарей зависит от материала изготовления и технологии производства. Среди представленных на рынке аккумуляторов можно найти аккумуляторы с характеристиками от 5 до 22%. Все солнечные панели делятся на кремниевые и пленочные.

Производительность кремниевого модуля:

  • Панели из монокристаллического кремния — до 22%.
  • Поликристаллические панели — до 18%.
  • Аморфный (гибкий) — до 5%.

Производительность киномодулей:

  • На основе теллурида кадмия — до 12%.
  • На основе селенида яблока-индия-галлия — до 20%.
  • На основе полимеров — до 5%.

Существуют также смешанные типы панелей, которые, обладая преимуществами одного типа, позволяют преодолеть недостатки другого, тем самым повышая эффективность модуля.

Кроме того, количество энергии, поставляемой солнечной батареей, зависит от количества ясных дней в году. Известно, что если солнце в вашем районе появляется на целый день менее чем за 200 дней в году, установка и использование солнечных батарей вряд ли будет прибыльным.

Кроме того, на КПД панелей также влияет температура нагрева батареи. Так при нагреве на 1 ° C производительность снижается на 0,5%, соответственно при нагреве на 10 ° C имеем вдвое меньший КПД. Для предотвращения подобных проблем устанавливаются системы охлаждения, которые также требуют энергозатрат.

Для поддержания высокого уровня продуктивности в течение дня установлены солнечные системы слежения, помогающие поддерживать угол падения лучей на солнечные панели. Но эти системы довольно дороги, не говоря уже о самих батареях, поэтому не каждый может позволить себе установить их для питания своего дома.

Количество энергии, вырабатываемой солнечной батареей, также зависит от общей площади поверхности установленных модулей, поскольку каждый солнечный элемент может получать ограниченное количество солнечной энергии.

Мощность инвертора и потери в нем

Теперь что касается инвертора, то он тоже имеет свой КПД, который составляет порядка 75-90%, т.е все полученные значения выработки и запаса энергии можно отнести к этим процентам. Следовательно, лучше взять двойной запас емкости для аккумуляторов, тогда при потреблении 2400Втч за ночь установить 4 аккумулятора емкостью 100Ач. 100А * 12В * 4 = 4800Втч. Мощность инвертора показывает номинальную нагрузку, которую можно к нему подключить, то есть количество и тип бытовой техники.

В итоге получаем солнечную установку на 2,5 кВт:

  1. Солнечные батареи 4шт. 250 Вт каждый. Генерация в месяц 170-240 кВтч (36 тыс. Руб.)
  2. Аккумулятор 100Ач каждый. Запас 4 штуки до 4800 Вт. (Аккумуляторы AGM 50 тыс. Руб.)
  3. Номинальная мощность инвертора 2,4 кВт подключаемого оборудования (27 тыс.)

Итого 113 тысяч рублей за один комплект оборудования.

Интеграция СЭС в общее электроснабжение дома и другие возможные варианты установок

Но даже если есть достаточно денег, чтобы купить солнечные батареи для отопления в таких количествах, что делать с генерацией весной, летом и осенью? Ведь выработка СЭС 30 кВт в такие месяцы составляет 100-180 кВт * ч в сутки, тогда как для полного потребления дома в это время достаточно 25 кВт * ч.

Даже такой объем позволит запитать следующий примерный набор устройств:

Бытовая техника Мощность, Вт Количество Время применения (часов в день) Потребление (кВт * ч в сутки)
Внутреннее и внешнее освещение 10 ветры 5 1
Зарядное устройство для телефона 5 2 1 0,01
Телевизоры 80 2 3 0,48
Компьютер и ноутбук 150 2 12 3,6
Фен 1000 1 0,5 0,5
Холодильник 50 1 24 1.2
Чайник 2000 г 1 0,2 0,4
Микроволновая печь 800 1 0,3 0,24
Электрическая плита 2000 г 1 3 6
Электрочайник для нагрева воды 2500 1 2 5
Кондиционирование воздуха 800 1 3 2,4
Стиральная машина 1500 1 2 3
ОБЩИЙ: 23,83

Где использовать оставшиеся 40-100 кВт? А есть ли вариант «выгрузить» излишки в централизованную сеть? Рассмотрим эти проблемы подробнее.

Главный недостаток солнечной станции, установленной исключительно для автономного отопления дома солнечными батареями в зимний период, — ее неэффективное использование. Фактически, в остальное время года, когда ежемесячная выработка намного выше, будет много избыточной электроэнергии. Это не критично для оборудования, оно само по себе снизит выработку, и вам не нужно ничего с этим делать. Вопрос в том, где вы можете навсегда потратить эту лишнюю энергию?

Ситуацию можно исправить, установив не полностью автономную, а гибридную или сетевую версию при наличии стабильной центральной энергосистемы. Но даже это не панацея, ведь по действующему российскому законодательству такие варианты не дадут быстрой окупаемости.

Кроме того, мы рассчитали станцию ​​на 30 кВт, а продажа энергии в централизованную сеть на условиях договора запрещена для частных станций мощностью более 15 кВт, необходимо будет ограничить продажу (в настройках системы) до 15 киловатт. Решить проблему может сетевая или гибридная модификация меньшей мощности, но излишки нужно продавать по оптовой цене для региона, т.е в среднем 2 рубля за 1 кВт * ч. Учитывая стоимость оборудования, затрачиваемого на солнечные системы для отопления с солнечными батареями, такой вариант (при наличии стабильной центральной сети) совершенно неактуален с финансовой точки зрения.

Разновидности

Эффективность и производительность солнечных панелей зависят от конструкции отдельных ячеек. Есть несколько разновидностей:

  1. Монокристаллический. Они состоят из монокристалла, выращенного из кремния при определенных условиях. У них тонкое поперечное сечение. КПД 17-22%. Это самые дорогие и качественные изделия. Внешне они похожи на черные прямоугольники со скошенными краями. Монокристаллические панели
  2. Поликристаллический. Предназначен для снижения себестоимости и конечной цены товаров. Они состоят из расплава кремния, состоящего из множества кристаллических образований. КПД 12-18%. Характеристики этих элементов несколько снижены, но и цена более доступна для массового покупателя. Внешне это синие прямоугольники. Поликристаллические панели
  3. Аморфные элементы. Эти элементы обладают более слабыми характеристиками, чем моно- или поликристаллические конструкции. Однако они намного дешевле, что позволяет общей мощности аморфных солнечных панелей быть на одном уровне с более эффективными конструкциями. Единственная разница в количестве статей. Аморфные солнечные элементы изготавливаются из разных материалов и могут быть жесткими или гибкими. Особенностью таких панелей является возможность работы в пасмурную погоду при невысоком освещении.

Наиболее производительными панелями являются арсенид галлия, но они обычно не учитываются в общей классификации. Они слишком дороги, поэтому недоступны для домашних пользователей.

Кроме того, существуют одно- и двухсторонние солнечные панели, способные поглощать свет с одной или двух сторон. Однако применения двусторонних панелей пока не найдено, поскольку для одновременного использования обеих сторон требуется отражающая система. Его сложно изготовить и настроить, дешевле использовать более обычные панели.

двусторонние панели

Состав комплекта солнечных батарей

Комплект солнечных батарей для дома — это комплект оборудования, в котором сами панели выполняют лишь роль приемника и источника энергии. Сами панели, получая и преобразуя свет в электрический сигнал, отправляют его через контроллер заряда на аккумуляторы. Они подключаются к сетевому инвертору, устройству, преобразующему постоянный ток в стабильные переменные 230 В. Инвертор подает это напряжение потребителям, и любые излишки могут быть отправлены в централизованную сеть. Некоторые маломощные комплекты работают только для собственного потребления и не могут ничего отдать в сеть. Схема подачи избыточной энергии в сеть давно используется в европейских странах, за что владельцы частной солнечной установки получают определенные льготы, скидки или надбавки.

Комплект солнечных панелей

Вся техника в доме, снаружи только солнечные батареи. Для частного дома этого комплекта может хватить даже без дополнительного питания от централизованной сети, если правильно произвести расчет количества солнечных панелей и дополнительного оборудования. Особенностью любого комплекта является возможность увеличения его параметров за счет установки дополнительных панелей и увеличения емкости аккумулятора. Поскольку производительность напрямую связана с площадью освещаемой поверхности, общий размер панелей определяет возможности всего комплекта.

При расчете параметров комплекса необходимо учитывать непостоянство солнечной засветки. Например, летом комплекс вырабатывает в 10 раз меньше энергии, чем летом. Кроме того, погодные условия тоже вносят свои коррективы. Поэтому определять показатели солнечной электростанции можно только приблизительно и при расчете нужно получить большой запас. Наибольшую эффективность имеют крупные промышленные солнечные электростанции, способные снабжать энергией крупные населенные пункты.

панели

Купив все, можно придумать проект, для которого все это можно использовать, например, можно построить солнечный водонагреватель для бассейна.

Порядок расчета

Чтобы рассчитать необходимый заряд аккумулятора, который покроет ваши затраты на электроэнергию, вам необходимо выполнить ряд действий, основанных на точных расчетах.

Определение потребляемой энергии

Прежде всего, вам нужно начать с расчета энергии, необходимой для обеспечения вашего дома. Это можно сделать двумя способами: первый — посмотреть по счетчику, сколько электроэнергии вы потребляете в месяц или в день, а второй — сделать более подробный расчет. Чтобы произвести второй вариант расчета, вам нужно взять ручкой бумагу и составить список всей бытовой техники, которая есть у вас в доме. Количество энергии, потребляемой каждым устройством, необходимо умножить на количество часов работы, а затем сложить все полученные показатели, чтобы получить общее потребление, которое должны покрывать солнечные панели.

Ниже приведены приблизительные значения наиболее часто используемых приборов в каждом доме.

Электрический прибор Ватт Сколько часов работы в день Вт / час
Холодильник 250 24 6000
Компьютер 100 4 400
Стиральная машина 500 1 500
Чайник 1000 0,3 300
Телевидение 150 6 900
Радио 4 2 восемь
Хозяйственная лампа 1 ветры 6 120
Хозяйственная лампа 2 15 4 60
Хозяйственная лампа 3 10 2 ветры

Если вам неизвестна потребляемая мощность того или иного устройства, для точности расчетов лучше посмотреть это значение в технической документации или на сайте производителя.

Суммируя последний столбец таблицы, можно рассчитать дневное потребление энергии. Однако здесь не все так просто. Это не будет окончательной цифрой для выбора мощности солнечных панелей и их количества. Кроме того, потребуется добавить около 30% энергии, потребляемой для обслуживания устройств, необходимых для работы солнечной системы: батареи и инвертора. Кроме того, солнечные панели генерируют постоянный ток, который впоследствии преобразуется инвертором в переменный ток с повышенным напряжением для обслуживания дома (220 В), при этом около 20% все еще теряется. И еще нужно добавить около 10%, что уйдет на начальную мощность электроприборов. С момента запуска техники первые несколько минут расходуют в 3, а то и в 5 раз больше заявленной энергии.

Уровень инсоляции

Суть солнечных элементов состоит в том, чтобы генерировать энергию, подвергая солнечные лучи солнечным элементам с особым составом. Чем больше солнечное излучение, тем выше эффективность панелей. Максимальный КПД фиксируется при попадании лучей на поверхность пластин под углом 90 градусов, то есть перпендикулярно. В результате энергия не вырабатывается ночью, а используется энергия, накопленная в аккумуляторе в течение дня. Поэтому очень важно правильно установить солнечную панель и рассчитать ее производительность исходя из климата того или иного региона.

В пасмурную погоду, а также на закате выработка энергии солнечной системой снижается на 20-30%.

Уровень солнечного излучения — еще один важный показатель, который необходимо учитывать при определении мощности солнечной батареи. Он отличается в каждом регионе и дает четкое представление о том, сколько солнечного тепла приходится на единицу поверхности панели. Если вы живете в регионе с низкой инсоляцией, вам нужно будет приобрести более мощное или более мощное устройство, чтобы полностью обеспечить электричеством ваш дом. Самостоятельно рассчитывать показатель инсоляции не обязательно. Его значение изложено в специальных справочниках, которые без проблем можно найти в Интернете. Аналогичная информация также представлена ​​на метеорологических сайтах. Указанная информация может быть представлена ​​как за год, так и отдельно по месяцам (для крупных городов).

Выбор мощности панелей

В зависимости от рассчитанного количества потребляемой энергии количество солнечных панелей может быть разным. Также следует учитывать, какие задачи возложены на аккумулятор: полная производительность или использование его в качестве дополнительного источника питания, если ваш дом часто прерывается. Если вы хотите покрыть все расходы на электроэнергию в доме, вам нужно хорошо потратить и купить мощные и высокопроизводительные устройства.

Мощность панели будет напрямую зависеть от количества энергии, потребляемой как электрическими приборами в доме, так и техническими устройствами, необходимыми для работы солнечной станции. Здесь нельзя не учитывать количество солнечных дней в месяце, уровень инсоляции, частоту изменения угла наклона. Максимальная работоспособность панели наблюдается не более 7 часов в сутки, поэтому при условии, что небо чистое и ночью не будет выхода, соответственно при соотнесении потребляемой энергии с мощностью аккумулятора эти два показателя у них быть не могут приравняли. Мощность должна быть на 30-40% больше.

Например, можно взять аккумулятор с указанной мощностью 1 кВт. Это значение необходимо умножить на количество часов, в течение которых панель проработала с максимальной производительностью, плюс дополнительные расходы на питание инвертора и батареи, а также время суток, когда нет солнечного света. В результате вы сможете получить производительность батареи. Если показатель маловат, нужно присмотреться к батареям с большей мощностью, однако цена на них будет выше.

Расчет мощности солнечных батарей

Расчет количества панелей

Поэтому мы решили, что мощность панелей измеряется в ваттах. Для расчета нам потребуются все ранее полученные значения, а именно:

  • Количество потребляемой электроэнергии.
  • Воздействие солнца в вашем районе.
  • Мощность батареи.

Формула расчета следующая:

W = k * Pw * E / 1000, где

k — фиксированное значение / коэффициент 0,5 летом и 0,7 зимой.

Вт — мощность.

E — значение инсоляции за выбранный период.

Итак, представим, что мы рассчитали дневное потребление энергии, равное 5600 Вт. Мы изменим это значение на 30% с учетом потребностей инвертора, батареи и преобразования энергии. Результат 5600 * 1,3 = 7280 Вт, можно округлить до 7300 Вт. Теперь давайте посмотрим на индекс солнечной радиации для конкретного города, например, он равен 0,79 для зимы и 4, 5 для лета. Стандартная мощность 260Вт.

Вт зимой = 0,7 * 260 * 0,79 = 143 Втч.

Вт летом = 0,5 * 260 * 4,5 = 585 Втч.

Теперь давайте разделим общую потребность в электроэнергии на выработку солнечных батарей. Зимой необходимо около 51 панели для электроснабжения всего дома, а летом 13 штук мощностью 260Вт и напряжением 24В. Поскольку полученное значение достаточно велико и требуется большая площадь для размещения 50 панелей, целесообразнее приобретать панели с более высоким напряжением и мощностью.

Где купить

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

Мини солнечная панель с напряжением от 2 до 12 вольт Гибкая солнечная панель 100 Вт 12 Вольт Комплект гибких солнечных панелей мощностью 300 Вт
Портативная солнечная панель Dokio 18V 200W Устройство на солнечной энергии Поликристаллическая солнечная панель мощностью 40 Вт, 18 вольт

От чего зависит мощность солнечный батарей

Конструкция солнечного элемента — не единственный фактор, определяющий производительность комплекса. В процесс вмешиваются внешние факторы, снижающие возможности комплекса. Они мешают работе оборудования по отдельности и вместе, снижая эффективность и производительность солнечной станции.

Мощность солнечной батареи — это количество электричества, которое она может подать в единицу времени. Это конечное значение, т.е рассчитанное от максимального значения и с определенным пределом. Известно, что солнечная постоянная составляет 1 кВт на 1 м². Это значение измеряется при определенных условиях, оно указывает количество энергии, которое падает на земную поверхность в солнечный день при температуре 25 ° и постоянно падает вертикально на поверхность. На практике получить всю рассчитанную энергию невозможно.

принцип действия

Эффективность солнечных панелей ограничена и не превышает 24%, поэтому максимальная мощность, получаемая на 1 м² приемной поверхности, может составлять 0,24 кВт. Это при идеальных условиях и с постоянной коррекцией положения поверхности относительно Солнца. На практике таких условий не существует. Погодные, климатические и сезонные условия мешают ситуации. Возможны целые пасмурные недели, продолжительность дневных часов летом и зимой существенно отличается.

Кроме того, температура также влияет на способность солнечных элементов вырабатывать энергию: ее выработка значительно снижается, как только температура превышает + 25 °. Это значит, что в ясный летний день, когда мощность солнечных панелей на квадратный метр должна быть максимальной, получить ожидаемый результат не удастся из-за сильного нагрева фотоэлементов. Поэтому при расчете солнечной установки необходимо учитывать сезонные условия, продолжительность дня и другие природные факторы.

солнечные панели

Следующий фактор, который необходимо учитывать при проведении расчетов, — это износ солнечных панелей. Этот показатель отличается для разных моделей, есть образцы, которые сохраняют до 90% рабочих качеств даже после 20-25 лет эксплуатации, однако для большинства панелей деградация происходит равномерно и пропорционально продолжительности использования.

Кроме того, расчет количества солнечных панелей необходимо производить с учетом потерь на дополнительном оборудовании — инвертор имеет КПД порядка 92-96 (а это одна из лучших моделей). Кроме того, неизбежны потери на батарее и на контроллере, достигающие 40%, а также снижающие общие параметры комплекса. Сами устройства потребляют энергию для питания своих карт. Поэтому полный и точный расчет солнечных панелей — задача крайне сложная, требующая экспериментального подтверждения.

панельный дом

Что входит в комплект систем солнечных батарей

Чтобы получить электричество, недостаточно купить солнечные батареи и подключить их. Солнечная система состоит из множества не менее важных технических устройств, благодаря которым создается желаемый эффект. Итак, чтобы в вашем доме было электричество экологического происхождения, помимо солнечных батарей вам потребуется приобрести еще 6 основных элементов системы, а именно:

  • генератор;
  • инвертор;
  • аккумулятор;
  • контроллер солнечного заряда;
  • пользовательский 230В;
  • соединительная коробка.

Поэтому, прежде чем приступить к проектированию установки и размещения фотоэлектрической системы, необходимо понимать, что это намного дороже, чем покупка одних солнечных батарей. Долговечность и эффективность выбранных элементов будет зависеть от количества модулей, класса и компании производителя. Правильно подобранные технические характеристики, надежность устройства и расположение солнечных батарей станут залогом качественной и долговечной работы.

Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Так выглядит солнечная электростанция внутри дома
солнечная электростанция

Еще один пример установленных аккумуляторов и универсального солнечного контроллера
батарея солнечной электростанции

Наименьшего запаса емкости аккумулятора, который просто необходим, должно хватить, чтобы выжить в темное время суток. Например, если вы потребляете 3 кВт * ч энергии за ночь, ваши батареи должны иметь такой источник питания.
Если аккумулятор 12 вольт 200 Ач, энергия, содержащаяся в нем, адаптируется к 12 * 200 = 2400 Вт (2,4 кВт). Но батареи не могут быть разряжены на 100%. Специализированные аккумуляторы могут разряжаться максимум до 70%, если больше, они быстро разряжаются. Если установить обычные автомобильные аккумуляторы, они могут разрядиться максимум до 50%. Поэтому необходимо устанавливать в два раза больше аккумуляторов, чем необходимо, иначе их придется менять каждый год или даже раньше.
Оптимальный запас емкости аккумулятора — это дневной запас хода аккумуляторов. Например, если у вас ежедневное потребление 10 кВт * ч, работоспособность АКБ должна быть именно такой. Так вы легко сможете пережить 1-2 пасмурных дня без перерыва. В то же время в обычные дни суток батареи будут разряжаться только на 20-30%, что продлит их недолгий срок службы.
Еще одна важная вещь, которую необходимо сделать, — это эффективность свинцово-кислотных аккумуляторов, которая составляет около 80%. То есть аккумулятор при полной зарядке требует на 20% больше энергии, чем может дать. Эффективность зависит от тока заряда и разряда, и чем выше ток заряда и разряда, тем ниже эффективность. Например, если у вас есть аккумулятор на 200 Ач и через инвертор подключен электрический чайник на 2 кВт, напряжение на аккумуляторе резко упадет, так как ток разряда аккумулятора составит около 250 А, а энергоэффективность упадет. 50%. Кроме того, если вы заряжаете аккумулятор большим током, эффективность резко упадет.
Кроме того, инвертор (преобразователь энергии 12/24/48 на 220 В) имеет КПД 70-80%.
С учетом потерь энергии, получаемой солнечными батареями в батареях, и при преобразовании постоянного напряжения в переменное 220В, общие потери составят около 40%. Это означает, что резервная емкость батарей должна быть увеличена на 40%, а массив солнечных элементов также должен быть увеличен на 40%, чтобы компенсировать эти потери.
Но это еще не все потери. Есть два типа контроллеров солнечного заряда, и без них не обойтись. Контроллеры PWM (PWM) проще и дешевле, они не могут преобразовывать энергию, и поэтому солнечные панели не могут отдавать всю свою мощность на батарею, максимум 80% от номинальной мощности. Но контроллеры MPPT отслеживают точку максимальной мощности и преобразуют энергию, понижая напряжение и увеличивая ток зарядки, тем самым повышая эффективность солнечных панелей до 99%. Поэтому, если вы установите более дешевый ШИМ-контроллер, увеличьте солнечную батарею еще на 20%.

Что нужно знать, инвестируя в солнечные батареи

Солнечные панели рекламируются как вложение в дома и будущее. Однако существует значительная разница между обычными инвестициями (такими как банковские депозиты или инвестиционные счета) и покупкой и установкой солнечной фотоэлектрической системы.

Срок службы солнечных панелей составляет более 30 лет. Срок погашения обычно составляет 5-10 лет. По истечении этого периода вы будете получать практически бесплатную энергию от солнечных батарей. Только электронные устройства (солнечные контроллеры, сетевые инверторы или батареи) требуют замены — примерно через 15 лет. Если в системе есть аккумуляторы, их тоже нужно будет заменить через определенный промежуток времени: в зависимости от глубины разряда и количества циклов частота замены варьируется от 3 до 12 лет. Поэтому предпочтительнее использовать инверторные фотоэлектрические системы без батарей: они требуют минимального обслуживания и являются наиболее надежными. Его главный недостаток в том, что солнечные панели перестают работать при централизованном отключении электроэнергии. Если у вас редкие и непродолжительные перерывы, можете не обращать внимания на это неудобство.

Факторы, которые влияют на окупаемость ваших вложений в солнечные батареи

Есть несколько переменных, которые влияют на рентабельность ваших солнечных панелей.

  • Инфляция будет ежегодно повышать тарифы на электроэнергию из сети. Целевой показатель инфляции на 2017 год, которого хочет достичь ЦБ РФ, составляет 4%. Как мы видим по опыту последних лет, инфляция составляла от 7 до 16% в год. Цены на электроэнергию выросли даже больше, чем средняя инфляция. В начале 2018 года инфляция упала до целевого уровня 4%, но рост тарифа на электроэнергию продолжается. Следующее повышение цен будет, как обычно, в июле.
  • Рост цен на электроэнергию повлияет на то, сколько вы сэкономите с помощью солнечных батарей на счетах за электроэнергию. Чем выше цена, тем больше вы экономите.
  • Цена на солнечные батареи и их установку в иностранной валюте постепенно снижается. Однако по ценам в рублях это совсем не так. Те дальновидные потребители, которые приобрели солнечные батареи в 2012-2014 годах, защитили свои сбережения от обесценивания рубля. Они «установили» курс 33 рубля за доллар, и теперь возмещение их солнечных батарей резко упало. У нас есть примеры наших клиентов, чьи солнечные электростанции уже окупились за 4 года эксплуатации.
  • Более низкие процентные ставки по банковским депозитам. Инвестиции в солнечные батареи часто сравнивают с банковскими депозитами. Эти люди считают, что выгоднее держать деньги в банке и получать проценты, и на эти проценты они могут покупать электроэнергию в местных электросетях или покупать солнечные батареи и получать от них электроэнергию бесплатно. Во времена высоких процентных ставок по депозитам (14-17% годовых) ответ был неоднозначным, скорее всего в пользу банковского депозита. Но с 2018 года процентные ставки по депозитам уже стали в среднем ниже 5% годовых и продолжают снижаться: в этом «сценарии» вложения в солнечные батареи становятся более прибыльными, чем банковские вклады. Не говоря уже о других инструментах — инвестиционных счетах, паевых инвестиционных фондах и т.д., ко которым доходность в последние 2-3 года значительно ниже доходности по банковским депозитам.

Убедитесь, что вы инвестируете в высококачественные солнечные батареи. Обязательно прочтите наше Руководство по покупке солнечной энергии, чтобы сделать правильный выбор.

Выбор фотоэлектрической системы для построения солнечного генератора

Чтобы построить действительно качественный солнечный генератор, необходимо учитывать следующие данные:

КПД и мощности

  • Среднее значение эффективности имеющихся в продаже солнечных панелей. Для кремниевых аккумуляторов он составляет от 12 до 17%. Это при условии использования кристаллического материала. КПД тонкопленочных аккумуляторов составляет от 8 до 12%.
  • Мощность солнечной панели, создаваемая одним квадратным метром панели. Чтобы определить это, необходимо умножить солнечную энергию на эффективность панели. Затем округлите до ближайшего целого числа.
  • Пиковая мощность солнечной панели измеряется в безоблачный солнечный день. Он равен произведению урожайности на стоимость «Стандартного Солнца» (1 кВт).