Výpočet výkonu solárních panelů pro domácnost: vzorce a chyby

Výkon solárního panelu je přímo závislý na slunečním záření. Čím více paprsků dopadá na baterii, tím více proudu produkuje. A naopak.

Výrobci uvádějí jmenovitý výkon, na základě skutečnosti, že na 1 m1. metr fotocitlivých prvků spadne 000 wattů sluneční energie. Stojí za to zaměřit se na takové číslo pouze tehdy, když je stejná sluneční aktivita pozorována v místě soukromého domu.

Skutečný výkon solárního panelu lze vypočítat podle vzorce: E = I xx Ko x Kpot., Kde

  • E je skutečný výkon baterie (měřený v kWh);
  • I představuje množství sluneční energie, která dopadá na střechu domu. Měří se v kWh / m²;
  • V je jmenovitý výkon jednoho solárního pole (měřeno ve W);
  • U představuje hodnotu slunečního záření, kterou se výrobce řídil při výpočtu jmenovitého výkonu. Tato hodnota je konstantní a rovná se 1 000 W/m² nebo 1 kW/m²;
  • Ko je korekční faktor pro množství sluneční energie dopadající na panel. Závisí na úhlu sklonu baterie a úhlu její odchylky od jižního směru;
  • Kpot. je koeficient, který charakterizuje, kolik elektrické energie se ztrácí v celém autonomním napájecím systému.

Výpočet kapacity baterie pro solární panely

Takhle vypadá solární elektrárna uvnitř domu

solární elektrárna

Další příklad instalovaných baterií a univerzálního ovladače pro solární panely

pole baterií solární elektrárny

Nejmenší kapacita baterie

, který je prostě nezbytný, by měl být takový, aby přežil temnou dobu dne. Pokud například od večera do rána spotřebujete 3 kWh energie, pak by baterie takovou zásobu energie měly mít.

Pokud je baterie 12 voltů 200 Ah, energie v ní se vejde 12 * 200 = 2400 wattů (2,4 kW). Ale baterie nelze vybít na 100 %

. Specializované baterie se mohou vybít maximálně na 70 %, pokud více, rychle se degradují. Pokud nainstalujete klasické autobaterie, mohou se vybít maximálně o 50 %. Proto je třeba instalovat baterie dvakrát tolik, než je požadováno, jinak se budou muset měnit každý rok nebo dokonce dříve.

Optimální kapacita baterie

To je denní množství energie v bateriích. Pokud máte například denní spotřebu 10 kWh, pak by pracovní kapacita baterie měla být právě taková. Pak bez problémů přežijete 1-2 zamračené dny bez přerušení. Přitom v běžných dnech přes den se baterie vybijí jen o 20-30% a tím se prodlouží jejich krátká životnost.

Další důležitá věc

To je účinnost olověných akumulátorů, která je přibližně 80 %. To znamená, že baterie, když je plně nabitá, spotřebuje o 20 % více energie, než dokáže vrátit. Účinnost závisí na nabíjecím a vybíjecím proudu a čím větší nabíjecí a vybíjecí proudy, tím nižší je účinnost. Pokud máte například 200Ah baterii a připojíte 2kW rychlovarnou konvici přes invertor, pak napětí baterie prudce klesne, protože vybíjecí proud baterie bude asi 250A, a energetická účinnost klesne na 40-50%. Také pokud nabíjíte baterii velkým proudem, pak účinnost prudce klesne.

READ
Světlopropustné plexi podhledy – vlastnosti, klady a zápory

Také střídač (měnič energie 12/24/48 na 220v) má účinnost 70-80%.

Při zohlednění ztrát energie přijaté ze solárních panelů v bateriích a při přeměně stejnosměrného napětí na střídavé 220V budou celkové ztráty asi 40 %. To znamená, že je třeba zvýšit zásobu kapacity baterie o 40 %, a tak dále zvýšit pole solárních panelů o 40 %

kompenzovat tyto ztráty.

Ale to nejsou všechny ztráty.

. Existují dva typy solárních regulátorů nabíjení a jsou nepostradatelné. PWM (PWM) regulátory jsou jednodušší a levnější, neumí transformovat energii, a proto solární panely nedokážou odevzdat veškerý svůj výkon do baterie, maximálně 80 % jmenovitého výkonu. Ale MPPT regulátory sledují bod maximálního výkonu a přeměňují energii snížením napětí a zvýšením nabíjecího proudu, v důsledku toho zvyšují účinnost solárních panelů až na 99 %.
Pokud tedy nainstalujete levnější PWM regulátor, zvyšte pole solárních panelů o dalších 20 %
.

Vlastnosti indikátorů použitých ve vzorci

Množství sluneční energie dopadající na střechu a stěny domu v určité oblasti lze měřit za různá časová období. meteorologové vypočítat roční, měsíční a denní sluneční záření na 1 km čtvereční. m Pokud je tento ukazatel roční, jeho měrnou jednotkou je kWh / (m² * rok). Místo slova „rok“ mohou být slova „měsíc“ a „den“. Například ukazatel 5 kWh / (m² * den) znamená, že za 1 den na 1 m5. m. spadne XNUMX kW sluneční energie.

Do výše uvedeného vzorce lze dosadit jakýkoli indikátor. Pokud se nahradí roční solární energie, pak výsledkem výpočtu bude množství elektřiny, které panel vyrobí za 1 rok. Totéž platí pro jiná časová období. Nejúčelnější je vypočítat měsíční výrobu elektrické energie. Intenzita osvětlení je každý měsíc jiná a pro výrobu např. 10 kW elektřiny je potřeba použít jiný počet panelů a také připojit příslušný počet baterií.

Výraz obsahuje 2 indikátory, ale mělo by se s ním zacházet jako s jedním. To proto, že to ukazuje výkon panelu. Správnější by bylo použít výraz , kde S je plocha fotocitlivých desek v metrech čtverečních. m. Umožňuje určit účinnost solárních panelů, nebo spíše, v jaké části světa se může otočit 1 čtverec. elektroměrový panel do elektrické energie.

Jde například o německý monokrystalický panel SolarWorld 2015. Má plochu 1,995 320 metrů čtverečních. metr a výkon 320 wattů. Jeho účinnost je 1 / (000 1,995 * 100) * 16,04 = 100 %. Chcete-li výraz použít ve vzorci, nemusíte ho násobit 0,1604. Mělo by používat číslo XNUMX.

READ
Fasádní obklad s alucobondem

Druhý výraz se nepoužívá, protože výsledek bude výkon 1 čtvereční panelové měřiče. Takovou plochu má baterie málokdy. Toto číslo je mnohem vyšší. Například výše uvedený produkt má plochu 1,995 m². Výsledkem je, že konečný výsledek vypočítaný podle vzorce by musel být vynásoben plochou. Dopadlo by to tak, že v čitateli a jmenovateli výrazu by bylo S. A když se S vydělí S, vyjde 1.

Stanovení ztrát elektřiny v domovní soustavě

Hodnotu těchto ztrát bere Kpot v úvahu. Tyto ztráty mohou být:

  1. Dráty. Hodnota je 1 %.
  2. střídač. Pohybují se od 3 do 7 %.
  3. Boční diody (0,5 %).
  4. Samotná baterie s velmi nízkým slunečním zářením (1-3%).

Také může dojít ke ztrátám výkonu v důsledku silného zahřátí modulu (udělejte 4-8%) a kvůli přítomnosti nečistot na solárních panelech nebo jejich ztmavnutí (1-3%).

Autonomní elektrický systém pro dům je považován za optimální, pokud celkové ztráty nepřesahují 15%. Pak se doba návratnosti zkrátí a baterie akumulují více proudu. Kvóta je 0,85. Špatná kvalita zařízení nebo negramotný výběr komponent však mohou vést ke ztrátám až 30 %. Kpot již bude 0,7.

Aspekty ovlivňující, kolik energie solární panel vyrábí

kolik energie vyrobí solární panel

Za prvé, výkon solárních panelů závisí na materiálu výroby a technologii výroby. Z těch, které jsou na trhu, najdete baterie s výkonem 5 až 22 %. Všechny solární články jsou rozděleny na křemíkové a filmové.

Výkon křemíkového modulu:

  • Monokrystalické křemíkové panely – až 22%.
  • Polykrystalické panely – až 18%.
  • Amorfní (flexibilní) – do 5%.

Výkon filmového modulu:

  • Na bázi teluridu kadmia – až 12 %.
  • Na bázi meli-indium-gallium selenid – až 20%.
  • Na bázi polymeru – až 5%.

Existují i ​​smíšené typy panelů, které s výhodami jednoho typu umožňují překrýt nevýhody druhého a tím zvyšují účinnost modulu.

Počet jasných dnů v roce také ovlivňuje, kolik energie solární baterie dává. Je známo, že pokud se slunce ve vaší oblasti objeví na celý den méně než 200 dní v roce, instalace a používání solárních panelů pravděpodobně nebude ziskové.

Kromě toho je účinnost panelů ovlivněna také teplotou ohřevu baterie. Takže při zahřátí o 1̊С klesne výkon o 0,5 %, respektive při zahřátí o 10̊С máme o polovinu sníženou účinnost. Aby se předešlo těmto problémům, jsou instalovány chladicí systémy, které také vyžadují spotřebu energie.

Pro udržení vysokého výkonu po celý den jsou instalovány solární sledovací systémy, které pomáhají udržet paprsky na solárních panelech v pravém úhlu. Tyto systémy jsou ale poměrně drahé, nemluvě o samotných bateriích, takže ne každý si může dovolit instalovat je pro napájení své domácnosti.

READ
Měkká okna pro verandy a terasy

To, kolik energie solární panel vyrobí, závisí také na celkové ploše instalovaných modulů, protože každá fotobuňka může přijímat omezené množství sluneční energie.

Příklad výpočtu výkonu solárního panelu

Bude provedeno pro výše uvedenou baterii. Bude namontován v oblasti nacházející se na 50° severní šířky. Úhel sklonu panelu je 50°, odchylka od jižního směru je nulová. Ztráty elektřiny v systému jsou 20 %.

Hodnoty použitých ukazatelů jsou následující:

  • I u1d 000 XNUMX kWh / (m² * rok);
  • V = 0,32 kW;
  • U = 1 kW/m²;
  • Ko = 1,11;
  • Kpot. = 0,8.

Pak E u1d 000 0,32 * 1 / 1,11 * 0,8 * 284,16 uXNUMXd XNUMX * h / rok. To znamená, že jeden panel dokáže za rok vygenerovat 284,16 kWh.

Kapacita za měsíc červen bude 5,25 * 30 * 0,32 / 1 * 1,11 * 0,8 = 44,75 kWh / měsíc a pro měsíc prosinec – 0,86 * 31 * 0,32 / 1 * 1,11 * 0,8 = 7,57 kWh / měsíc.

Výpočet počtu solárních panelů

Dělá se to velmi jednoduše: celková potřeba elektřiny se vydělí výkonem panelu. Celkovou potřebu lze určit dvěma způsoby:

  1. Doplní se seznam všech elektrických zařízení, určit přibližnou dobu trvání práce během měsíce, vypočítat, kolik elektřiny každý z nich spotřebuje za měsíc (výkon vynásobený počtem hodin) a shrnout všechny získané údaje.
  2. Ke zvýšení účty za elektřinu a najděte největší množství spotřebovaných kWh za jeden měsíc. Pro každý případ lze výsledné číslo vynásobit 1,5.

Předpokládejme, že 3-4 obyvatelé domu spotřebují 300 kWh měsíčně. Abyste si mohli plně zajistit elektrickou energii, musíte mít 300 * 12 / 284,16 = 12,66 panelů SolarWorld 2015. Konečné číslo je zaokrouhleno nahoru. Proto je třeba zakoupit 13 panelů.

Na červen bude stačit 300/44,75 = 6,7 baterií a v prosinci by mělo být použito 300/7,57 = 39 panelů.

Co dalšího je třeba vzít v úvahu při výpočtu solárních panelů

Hodnota koeficientu úrovně záření, na kterou se budete spoléhat při výpočtu solárních panelů pro domácnost, ovlivňuje jejich výkon. Pokud například vezmete minimální hodnotu, pak obecně budete mít vždy dostatek vyrobené energie, s výjimkou dlouhých období špatného / zataženého počasí. Pokud začnete z maxima, pak budete mít jistě v některých měsících v roce nadprodukci a přebytek elektřiny.

Také mějte na paměti, že výše uvedené algoritmy jsou přibližnou verzí, která poskytuje obecný přehled o tom, jak vypočítat solární panely pro domácnost. Podrobnější výpočty zohledňují další upřesňující koeficienty, úhel sklonu baterií, jejich umístění atd. Kromě toho musíte pamatovat na to, že vypočítaný výkon si můžete sami upravit v závislosti na potřebách – pokud rostou, množství elektřinu lze snadno zvýšit přidáním N-tého počtu solárních panelů. Ale až po příslušných výpočtech, které jsou nejlépe vyjasněny se specialisty.

READ
Korkové panely na stěny: popis materiálu

A jeden moment. Ve fázi přípravy na kalkulaci solárního zařízení je nutné znát potřeby elektřiny konkrétního spotřebitele, technické normy a zákonné požadavky, aktuální projekt domu, bytu nebo zařízení, kde se plánuje solární systém. nainstalováno. Pokud plánujete využívat energii vyrobenou solárními panely nejen pro vlastní potřebu domácnosti/firmy, ale i pro prodej přebytků elektřiny, zvažte požadavky na solární zařízení dle Výkupního tarifu a smlouvy o dodavateli elektřiny (RES).

Výkon solárních panelů pro autonomní systémy se volí na základě požadovaného generovaného výkonu, ročního období a geografické polohy.

Potřebný vyrobený výkon je určen výkonem požadovaným spotřebiteli elektřiny, které se plánují použít. Při výpočtu se vyplatí uvažovat ztráty pro přeměnu stejnosměrného napětí na střídavé, nabíjení-vybíjení akumulátorů a ztráty ve vodičích.

Sluneční záření není stálá hodnota a závisí na mnoha faktorech – na ročním období, denní době, povětrnostních podmínkách a geografické poloze. Tyto faktory je také třeba vzít v úvahu při výpočtu množství potřebného výkonu solárních panelů. Pokud plánujete používat systém celoročně, pak by měl být výpočet proveden s ohledem na nejnepříznivější měsíce z hlediska slunečního záření.

Při výpočtu pro každý konkrétní region je nutné analyzovat statistické údaje o sluneční aktivitě za několik let. Na základě těchto údajů určete průměrný skutečný výkon slunečního toku na metr čtvereční zemského povrchu. Tyto údaje lze získat z místních nebo mezinárodních meteorologických služeb. Statistická data vám umožní s minimální chybou předvídat množství solární energie pro váš systém, kterou solární panely přemění na elektřinu.

Vezměme si například průměrné denní sluneční záření po měsících z jednoho ze serverů meteorologické služby pro Moskvu. Údaje jsou specifikovány s ohledem na atmosférické jevy a jsou zprůměrovány za několik let.

Jednotka slunečního záření v tabulce je kW*h/m2/den.

Úhel sklonu roviny, stupně vzhledem k zemi (0° – sluneční záření na vodorovné rovině, 90 – sluneční záření na svislé rovině atd.), přičemž rovina je orientována na jih.

Jan. února březen Dubna květen červen červenec Srpen Září Října listopad Prosinec Průměrné roční sluneční záření kW*h/m2/den
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
Optimální úhel 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
READ
Pavilony pro zahradu

Jak vidíte, nejnepříznivějším měsícem pro tento region je prosinec, denní průměrné sluneční záření na vodorovném povrchu Země je 0,5 kWh / m2 / den, na vertikálním – 1,22 kWh / m2 / den. Při úhlu sklonu letadla vůči zemi 70 stupňů bude sluneční záření 1,26 kWh / m2 / den, optimální úhel pro prosinec je 74 stupňů. Nejpříznivějším měsícem je červen a sluneční záření na vodorovné ploše bude 5,27 kWh/m2/den, optimální sklon pro červen je 11 stupňů.

Úhel sklonu solárního panelu by se pro celoroční použití v systému s průměrnou spotřebou stejného výkonu bez ohledu na roční období měl shodovat s optimálním úhlem sklonu nejnepříznivějšího měsíce z hlediska slunečního záření. Optimální úhel náklonu pro prosinec v Moskvě je 74 stupňů, takže stojí za to nainstalovat solární panel, protože sluneční záření je v jiných měsících znatelně vyšší a v důsledku toho bude výroba elektřiny více než dost. Navíc se v zimě při úhlech náklonu 70-90 stupňů nebudou na solárním panelu hromadit srážky ve formě sněhu. Pokud je cílem získat maximální výkon ze solárních panelů po celý rok, pak musíte solární panel neustále orientovat co nejkolmo ke slunci.

Vzorec pro výpočet výkonu solárních panelů

Psp uXNUMXd Ep * k * Piny / Eins , kde:

Psp je výkon solárních panelů, W;

Ep – spotřebovaná energie, Wh za den;

Eins – průměrné měsíční sluneční záření (z tabulky) kWh/m2/den;

Rins – sluneční výkon na zemském povrchu na metr čtvereční (1000 W / m2);

k – ztrátový koeficient na jedno nabití – vybití baterie, přeměna stejnosměrného napětí na střídavé, obvykle se bere 1,2-1,4.

Vzorec pro výpočet energie generované solárními panely

Psp je výkon solárních panelů, W;

Ev – energie vyrobená solárními panely, Wh za den;

Eins – průměrné měsíční sluneční záření (z tabulky) kWh/m2/den;

Rins – sluneční výkon na zemském povrchu na metr čtvereční (1000 W / m2);

k – ztrátový koeficient na jedno nabití – vybití baterie, přeměna stejnosměrného napětí na střídavé, obvykle se bere 1,2.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: