Солнечные батареи для дома

Как рассчитать необходимую солнечную батарею?

Опубликовано в Солнечные батареи.

kak-rasschitat-solnechnuyu-batareyuСолнечная батарея не может служить прямым источником электричества, как генератор. В комплекс системы солнечной генерации электроэнергии входят:

  • солнечная батарея;
  • контроллер уровня зарядки аккумуляторных батарей (АКБ);
  • инвертор.

raschet-solnechnyx-batarej

Это накладывает определенные условия при расчете соотношений мощности батареи с емкостью и токов зарядки АКБ и с режимом работы и мощности потребителей. Также, необходимо принимать во внимание, на что ориентирован комплекс.

Это может быть (без элементов управления и преобразования):

  • элемент автономного энергоснабжения (генератор+батарея —>потребитель);
  • источник электроэнергии для одного или группы потребителей (батарея —>потребитель). Причем, потребитель может быть низковольтным.

Расчет солнечной батареи, по своему содержанию, относится к многофакторным расчетам, т.е. изменение одного показателя в цепочке приводит или к изменению характеристик всей системы, или к введению в систему новых элементов. К примеру, две панели, но с разной степенью освещенности (на крыше и на фронтоне) нельзя рассматривать как одну (нужны два контроллера зарядки АКБ), либо ставить отсекающий диод.

За основу для расчета принимается цель установки солнечной батареи и фактическое наличие элементов комплекса с сопрягаемыми характеристиками по напряжению и току. На практике, это означает расчет в направлении от потребителя или от батареи. В большинстве случаев, за основу принимают мощность потребителя и время бесперебойного энергообеспечения в период отсутствия солнечного света или иного источника энергии для подзарядки АКБ.

Физические величины и названия характеристик элементов комплекса солнечной генерации:

  • I — ток (А);
  • U — напряжение (В);
  • Pа — активная мощность (Вт);
  • W — расход электроэнергии (кВтч)
  • Ca — емкость аккумулятора (А*ч). Величина постоянная до момента достижения АКБ допустимого уровня разрядки;
  • T — время освещенности панели (час). Среднемесячное количество часов для конкретного региона, которое зависит от времени года и широты местности.
  • K — число дней. Учитывает работоспособность системы без солнечного освещения.

Методика расчета солнечной батареи

Предлагаемая методика дает общее направление порядка расчета элементов комплекса с солнечной батареей на участке солнечная батарея — АКБ — инвертор без учета некоторых параметров. Расчет ведется из условия среднемесячного потребления и запаса надежности в два дня без активного солнца (K).

Пример расчета

Исходные данные (произвольно):

  • Телевизор мощностью Pа = 100 Вт работает t = 5 часов в сутки и 7 дней в неделю.
  • Осветительные приборы общей мощностью Pа = 1000 Вт, t = 6 часов в сутки и 7 дней в неделю.
  • Освещенность солнечной панели: T — 5,5 час в сутки (широта Москвы, лето).
  • КПД инвертора — 0,9.
  • Характеристика одной аккумуляторной батареи: Са — 225 А/ч, Uа — 12 В.
  • Уровень разрядки АКБ — 0,7.

При суммарной мощности приборов 1100 Вт среднесуточный расход энергии составит Wн = 45,500 кВтч в неделю или Wс= 6,500 кВтч в сутки. Для точного расчета требуется учитывать вероятность одновременного использования приборов, пиковые и реактивные нагрузки или распределение нагрузки в течение суток.

По суммарной мощности потребителей 1,1 кВт выбираем инвертор мощностью 2 кВт (с перспективой роста и компенсации неучтенных нагрузок). Входное напряжение инвертора Uинв— 24 В.

Полная суточная токовая нагрузка на инвертор в А*ч с учетом КПД инвертора: Wc/КПД*Uинв = 6500/0,9*24 = 297,91 А*ч.

Эта величина важна для определения количества АКБ, тока подзарядки и, в конечном счете, надежности системы.

В нашем случае:

  • Токовая нагрузка увеличивается в два раза для обеспечения двухдневного энергоснабжения.
  • Учитываем допустимую глубину разрядки батареи 0,7.
  • Получаем суммарную токовую нагрузку — 297,91*2*0,7 = 851,19 А*ч.

С учетом характеристики одной аккумуляторной батареи Са = 225 А*ч получаем число блоков батарей на напряжение 24 В (напряжение инвертора) 851,19/225 = 3,78. Округляем до 4-х. Для того чтобы получить Uа (12 В) на одну батарею соединяем в одном блоке две батареи последовательно. Итого получается 4 параллельно соединенных блока, состоящих из двух батарей каждый. Всего 8 аккумуляторов.

В дополнение к нагрузке потребителя необходимо добавить нагрузку, учитывающую подзарядку батарей. Она составляет 10% суммарной мощности аккумуляторного модуля (8*225*12) = 21600 Втч*10% = 216 Втч. Суммарная среднесуточное потребление будет составлять — 6500+216 = 6716 Втч.

Для обеспечения системы энергией солнечная батарея должна за время освещенности (T =5,5 часов) выработать среднесуточную потребность в электроэнергии (6716 Втч). Следовательно, блок из солнечных модулей (с выходным напряжением 24 В и мощностью 200 Вт каждый) должен состоять из 6 модулей (6716/5,5*200 = 6,10).

Вывод

Для энергообеспечения потребителя с активной мощностью 1100 Вт требуется 6 модулей солнечных элементов с выходными параметрами: Wmax=200 Вт и Uраб=24 В.

Связь с администрацией сайта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

1000 осталось символов

Captcha code Refresh Image

Яндекс.Метрика