Калькулятор солнечной электростанции
Содержание:
Одним из основных показателей инвертора является его коэффициент полезного действия. Он зависит от потерь электроэнергии при выполнении сопутствующих процессов. В разных моделях он составляет 85-95%. Наиболее оптимальным вариантом считаются устройства с КПД не менее 90%.
Различные модификации инверторов могут использоваться в однофазных или трехфазных сетях. В первом случае стоимость устройств намного ниже, но они хорошо зарекомендовали себя при работе с потребителями общей мощностью до 10 кВт. Работа происходит с напряжением 220 в и частотой 50 Гц. Трехфазные приборы могут работать в более широком диапазоне напряжений – 315, 400 и 690 В. Наиболее качественные изделия комплектуются выходными трансформаторами для выравнивания параметров напряжения.
Необходимо учитывать зависимость технических характеристик инвертора и его массы. При наличии трансформатора на 1 кг приходится мощность в размере 100 Вт. В солнечных системах может использоваться разное количество преобразователей. В системах мощностью до 5 кВт с работой вполне справляется 1 инвертор. При более высокой мощности панелей на каждые дополнительные 5 кВт к общему рассчитанному количеству рекомендуется устанавливать еще один преобразователь. Некоторые модели инверторов укомплектованы собственными зарядными устройствами. Если один из них выйдет из строя, то система будет и дальше нормально работать.
Производительность системы во многом зависит от правильного подключения инвертора. Кабель, используемый для соединений, должен обладать минимально допустимой длиной и максимально возможным сечением. При значительном удалении потребителей длину кабеля придется наращивать. Его длина от солнечной батареи до инвертора должна быть не более 3 метров.
Все соединения выполняются максимально плотно. В противном случае может возникнуть искрение и вызвать пожар. Если устанавливается автономный инвертор в качестве бесперебойного источника питания, то в его цепи вместе с другими устройствами устанавливаются автоматические выключатели.
Расчет мощности солнечных батарей
Мощность солнечных панелей для автономных систем выбирается исходя из необходимой вырабатываемой мощности, времени года и географического положения.
Необходимая вырабатываемая мощность определяется мощностью, требуемой потребителям электроэнергии, которые планируется использовать. При расчете стоит учитывать потери на преобразование постоянного напряжения в переменное, заряд-разряд аккумуляторов и потери в проводниках.
Солнечное излучение величина не постоянная и зависит от многих факторов – от времени года, времени суток, погодных условий и географического положения. Эти факторы также должны учитываться при расчете количества необходимой мощности солнечных панелей. Если планируется использование системы круглогодично, то расчет должен производиться с учетом самых неблагоприятных месяцев с точки зрения солнечного излучения.
При расчете для каждого конкретного региона необходимо проанализировать статистические данные о солнечной активности за несколько лет. На основании этих данных, определить усредненную действительную мощность солнечного потока на квадратный метр земной поверхности. Эти данные можно получить у местных или международных метеослужб. Статистические данные позволят с минимальной погрешностью спрогнозировать количество солнечной энергии для вашей системы, которая будет преобразована солнечными панелями в электроэнергию.
Для примера рассмотрим усредненную дневную инсоляцию по месяцам с одного из серверов метеослужб для г. Москвы. Данные указаны с учетом атмосферных явлений и являются усредненными за несколько лет.
Единица измерения инсоляции в таблице кВт*ч/м2/сутки.
Угол наклона плоскости, градусы по отношению к земле (0°- инсоляция на горизонтальную плоскость, 90 – инсоляция на вертикальную плоскость и т. п.), при этом плоскость ориентирована на Юг.
| Янв. | Февр. | Март | Апр. | Май | Июнь | Июль | Авг. | Сент. | Окт. | Нояб. | Дек. | Среднегодовая инсоляция кВт*ч/м2/сутки | |
| 0° | 0.75 | 1.56 | 2.81 | 3.87 | 5.13 | 5.27 | 5.14 | 4.30 | 2.63 | 1.49 | 0.81 | 0.50 | 2.86 |
| 40° | 1.51 | 2.55 | 3.78 | 4.34 | 5.12 | 4.97 | 5.00 | 4.57 | 3.22 | 2.20 | 1.46 | 1.08 | 3.32 |
| 55° | 1.66 | 2.70 | 3.82 | 4.16 | 4.70 | 4.51 | 4.53 | 4.31 | 3.17 | 2.27 | 1.58 | 1.20 | 3.22 |
| 70° | 1.72 | 2.71 | 3.67 | 3.79 | 4.18 | 3.95 | 4.00 | 3.85 | 2.97 | 2.24 | 1.62 | 1.26 | 3.00 |
| 90° | 1.65 | 2.50 | 3.19 | 3.07 | 3.21 | 2.99 | 3.05 | 3.08 | 2.51 | 2.02 | 1.53 | 1.22 | 2.50 |
| Оптимальный угол | 72.0 | 63.0 | 50.0 | 34.0 | 20.0 | 11.0 | 16.0 | 27.0 | 43.0 | 58.0 | 69.0 | 74.0 | 44.6 |
Как видно, самым неблагоприятным месяцем для данного региона является декабрь, дневная усредненная инсоляция на горизонтальную поверхность земли составляет 0,5 кВтч/м2/сутки, на вертикальную – 1,22 кВт*ч/м2/сутки. При угле наклона плоскости относительно земли 70 градусов инсоляция будет составлять 1,26 кВтч/м2/день, оптимальным углом для декабря является 74 градуса. Самым благоприятным месяцем является июнь и инсоляция на горизонтальную поверхность составит 5,27 кВтч/м2/сутки, оптимальный угол наклона для июня 11 градусов.
Угол наклона солнечной панели, при круглогодичном использовании в системе, которая потребляет в среднем одну и ту же мощность независимо от времени года, должен совпадать с оптимальным углом наклона самого неблагоприятного месяца по количеству солнечной радиации. Оптимальным углом наклона для декабря в г. Москва является 74 градус, таким образом и стоит устанавливать солнечную панель, так как в другие месяцы инсоляция заметно больше, и как следствие выработки электроэнергии будет более чем достаточно. Более того, в зимнее время при углах наклона 70-90 градусов, на солнечной панели не будут скапливаться осадки в виде снега. Если задачей является получение максимальной мощности от солнечных панелей, в течение всего года, то требуется постоянно ориентировать солнечную панель максимально перпендикулярно солнцу.
Исходные данные для расчетов
Теперь рассмотрим как рассчитать солнечные батареи? Основной цифрой, необходимой для расчетов, является общее энергопотребление за определенный период. Если панели устанавливаются в электрифицированном загородном доме, то расход электроэнергии можно определить по счетчику. Однако, если электроснабжение подключается впервые, необходимо составить список всех имеющихся потребителей с указанием мощности каждого из них.
Например, холодильник потребляет 350 Вт/ч. В сутки он потребит около 1 кВт/ч, а в течение месяца – около 30 кВт/ч. Точно так же нужно подсчитать расход электроэнергии у осветительных и других приборов.
Полученные цифры складываются и вначале определяется общее суточное энергопотребление. Далее результат умножается на количество дней в месяце, что даст предварительное значение. К примеру, расход электроэнергии составляет 100 кВт/ч. Эта цифра будет относительной, поскольку к ней следует добавить еще 40% на потери в аккумуляторе и при работе инвертора.
Таким образом, общий расход электроэнергии в месяц составит 140 кВт/ч. В сутки получается 140:30:7 = 0,67 кВт/ч. Следовательно, необходимы панели с минимальной мощностью 0,7 кВт. Однако их будет достаточно лишь при хорошей погоде в летнее время и частично весной и осенью. Необходимо учесть и пасмурные дни, которые нередко наблюдаются и в летние месяцы. В связи с этим, требуется увеличить количество панелей не менее чем в два раза, в противном случае электроэнергия будет поступать с перебоями.
Максимальный эффект от солнечной системы получается лишь при условии согласованной работы всех составляющих частей и компонентов. В первую очередь нужно правильно рассчитать батареи на основе исходных данных, потому что именно от этих расчетов будет зависеть эффективность работы всей энергетической установки.
Определение стоимости системы
Назвать точно, во сколько вам обойдутся солнечные батареи вместе с необходимым техническим оборудованием и установкой, невозможно. Так как сегодня на рынке представлено огромное количество фирм, которые предлагают различные панели как по качеству, так и по мощности, срокам гарантии, дополнительным характеристикам. Есть даже схожие варианты по своим параметрам, но цена будет разной. Поэтому оценивайте все факторы в совокупности и выбирайте проверенных поставщиков. В среднем стоимость батареи мощностью 1кВт где-то в пределах 70 000 рублей. Но если вам нужно купить не одну панель, а несколько, то вы можете смело рассчитывать на скидку либо на бесплатную доставку.
Помимо расходов, связных с покупкой солнечных батарей, вам в обязательном порядке нужно будет приобрести и другие элементы системы, а именно: специализированный аккумулятор, инвертор и качественный контроллер. Например, мощный аккумулятор 12В и 200А/ч обойдется около 20 000 рублей. Есть и дороже, которые отличаются длительным сроком службы более 10 лет. В качестве альтернативы вы можете купить автомобильный аккумулятор, его цена будет на порядок ниже, однако его нельзя будет использовать в жилых домах, к тому же они не отличаются долгой работой, не более 5 лет обычно.
Ну и, конечно же, не обойтись без инвертора. С помощью инвертора постоянный ток от солнечной батареи перерабатывается в переменный с напряжением 220В, который мы используем для своих бытовых нужд. Инверторы также отличаются устройством, техническими характеристиками, производителями и сроком гарантии. Лучшими считаются синусоидные. Цена их находится в пределах от 13 000 до 20 000 рублей. Поэтому рассчитать общую сумму расходов на установку солнечной системы можно только исходя из своих потребностей, финансовых возможностей и качества оборудования.
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).
