Как рассчитать мощность солнечных батарей для дома


Сколько электричества производит солнечная панель?

Количество электричества, которое производит солнечная панель, зависит от трех важных факторов: размера панели, эффективности солнечных элементов внутри и количества солнечного света, который получает панель.

Когда мы говорим «солнечная панель», мы говорим о типичной силиконовой фотоэлектрической панели для бытового использования. В наши дни большинство солнечных панелей имеют высоту около 170 см и 100 см.

Сколько электричества производит солнечная панель?

Если вы внимательно посмотрите на солнечную панель на изображении выше, вы заметите 60 маленьких квадратов. Эти квадраты на самом деле являются отдельными солнечными «ячейками», которые связаны между собой проводами. Ячейки — это то место, где производится электричество, а провода переносят электричество в распределительную коробку, где панель подключается к большему массиву.

Почему размер панели солнечных батарей имеет значение?

Чем больше солнечных элементов работают в тандеме, тем больше энергии они будут создавать. Вот почему размер панели имеет значение, если вы пытаетесь подсчитать, сколько электричества делает панель.

Солнечные панели были такого размера на протяжении десятилетий, но современные панели производят больше электроэнергии, чем в прошлом. Это связано с тем, что производители панелей со временем нашли способы повысить эффективность работы ячеек.

Сколько электричества производит солнечная панель?

Насколько эффективны солнечные батареи?


Солнечная эффективность связана с количеством доступной энергии солнца, которая преобразуется в электричество.

Еще в 1950-х годах первые солнечные элементы были способны получать 6% энергии солнца и преобразовывать ее в электричество.

Если бы они были настроены на тот же массив из 60 ячеек, который вы видите на изображении выше, это привело бы к току около 20 Вт электроэнергии, что составляет примерно треть от того, что потребовалось бы для освещения лампы накаливания на 60 Вт.

По состоянию на 2018 г. эффективность самых современных солнечных элементов приближается к 23%, в то время как средние солнечные элементы для бытового использования имеют эффективность около 18,7%.

Если вы объедините эффективность элементов с размером панели, вы получите число, называемое «номинальной мощностью». В солнечной промышленности мы говорим «эта панель рассчитана на производство Х ватт».

Какова номинальная мощность средней солнечной панели?

По состоянию на 2018 год типичная солнечная панель вырабатывает около 320 Вт мощности, но панели имеют различные номиналы мощности, и найти такую, которая вырабатывает ровно 320 Вт, редко. В первую десятку жилых солнечных панелей на 2018 год входят панели мощностью от 290 до 360 Вт.

Более эффективные панели немного дороже и обычно нужны только в том случае, если у вас ограниченное пространство на крыше.

Выход солнечной панели за день и за месяц

Если вы умножите 300 ватт, производимых панелью, на количество часов полного солнца, которое вы получаете в день, вы получите количество киловатт-часов, которое эта панель производит в день. Умножьте на 30 дней, и вы получите мощность в кВтч для панели.


Аспекты, влияющие на то, сколько энергии вырабатывает солнечная батарея

сколько энергии вырабатывает солнечная батарея

Прежде всего, производительность солнечных панелей зависит от материала изготовления и технологии производства. Из тех, что представлены на рынке, Вы можете найти батареи с производительностью от 5 до 22%. Все солнечные батареи разделяют на кремниевые и пленочные.

Производительность модулей на основе кремния:

  • Монокристаллические кремниевые панели – до 22%.
  • Поликристаллические панели – до 18%.
  • Аморфные (гибкие) – до 5%.

Производительность пленочных модулей:

  • На основе кадмий теллурида – до 12%.
  • На основе селенида мели-индия-галлия – до 20%.
  • На полимерной основе – до 5%.

Существуют так же смешанные типы панелей, которые преимуществами одного вида позволяют перекрыть недостатки другого, благодаря чему повышается КПД модуля.

Так же на то, сколько энергии дает солнечная батарея влияет количество ясных дней в году. Известно, что если солнце в Вашем регионе появляется на целый день меньше чем в 200 днях в году, то установка и использование солнечных батарей едва ли будет выгодной.

Кроме того, на КПД панелей влияет так же и температура нагрева батареи. Так, при нагревании на 1̊С производительность падает на 0,5%, соответственно, при нагреве на 10̊ С мы имеем в половину уменьшенный КПД. Чтобы предотвратить такие неприятности устанавливают системы охлаждения, так же требующие расход энергии.

Для сохранения высоких показателей производительности в течение дня устанавливают системы слежения за движением солнца, которые помогают сохранять прямой угол падения лучей на солнечные панели. Но эти системы стоят достаточно дорого, не говоря о самих батареях, поэтому не всем по карману устанавливать их для обеспечения энергией своего дома.

Сколько энергии вырабатывает солнечная батарея, зависит так же от суммарной площади установленных модулей, потому что каждый фотоэлемент может принять ограниченное количество солнечной энергии.

Расчет количества солнечных батарей и их мощности


Так как солнечные панели вырабатывают электрическую энергию только в светлое время суток, то это необходимо учесть в первую очередь, так же стоит понимать, что выработка в пасмурные дни и зимой очень сильно снижается, и может составлять 10-30 процентов от мощности панелей. Для простоты и удобства мы будем делать расчет с апреля по октябрь, по времени суток основная выработка идет с 9 до 17 часов, т.е. 7-8 часов в день. В летнее время интервалы конечно будут больше, с восхода до заката, но в эти часы выработка будет значительно меньше номинала, поэтому мы усредняем.

Итак 4 солнечные батареи мощностью 250Вт. (всего 1000Вт). За день выработают 8кВт.ч энергии, т.е. в месяц это 240кВт.ч. Но это идеальный расчет, как мы говорили выше, в пасмурные дни выработка будет меньше, поэтому можно лучше взять 70% от выработки, 240 * 0,7 = 168 кВт.ч. Это усредненный расчет без потерь в инверторе и аккумуляторных батареях. Так же это значение можно применить для рассчета сетевой солнечной электростанции где не используются аккумуляторные батареи.

солнечные батареи на крыше

Расчет солнечных панелей

Необходимая мощность солнечных панелей рассчитывается в соответствии с погодой в данной местности и интенсивностью излучения в разное время года. Большое значение при расчетах имеют углы наклона по горизонтали и вертикали. Этот показатель особенно важен, если солнечная система будет эксплуатироваться круглый год. От этого будет зависеть и место размещения оборудования. Если угол наклона не требует регулировок, то панели могут размещаться непосредственно на крыше здания.


Наиболее ответственным мероприятием является расчет солнечных батарей, количества модулей и их эффективности. Данные берутся по самому лучшему и самому худшему месяцу с точки зрения энергоэффективности. Для расчетов стандартной инсоляции выбирается площадь в 1 м2, а для определения номинальной мощности требуется температура 25С, при стандартном световом потоке 1 кВт/м2.

Расчет солнечных батарей

Определение производительности солнечной батареи в течение месяца осуществляется по следующей формуле: Есб = Еинс х Рсб х η/Ринс. Ее переменные соответствуют таким показателям:

  • Есб – количество энергии, вырабатываемое батареей.
  • Еинс – результат месячной инсоляции 1 м2.
  • η – величина общего КПД при передаче тока по проводникам.
  • Рсб – номинальная мощность солнечной панели.
  • Ринс – наибольшая мощность инсоляции 1 м2 поверхности Земли.

При расчетах необходимо использовать единицы, одинаковые для всех показателей. Как правило, это джоули или киловатт-часы. Вычислив месячную инсоляцию, можно легко определить номинальную мощность солнечной панели, необходимую для выработки месячного объема электроэнергии: Рсб = Ринс х Есб / (Еинс х η).


Следует учесть, что напряжение на выходе солнечной панели будет на 15-40% выше напряжения аккумулятора. При использовании дешевых контроллеров эта разница неизменно уходит в потери. Более дорогие современные модели позволяют снизить этот показатель до 2-5%.

Солнечное излучение имеет разные показатели мощности, в зависимости от времени года и конкретного месяца. Номинальная мощность самой панели остается неизменной, поэтому большое значение приобретает правильный выбор места ее установки. Используя формулы, приведенные выше, можно определить лишь приблизительное количество модулей. Чтобы получить точное значение с необходимым запасом, берется двойное количество панелей с поправкой на ночное время, пасмурные дни, снегопады и другие факторы, снижающие эффективность системы.

Расчет аккумуляторов для солнечной электростанции

Далее перейдем к расчёту ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей. Их количестов и емкость должна быть такой, чтобы энергии которая в них запасается хватило на темное время суток, стоит учесть что ночью потребление электроэнергии минимально, по сравнению с дневной активностью.

Аккумулятор на 100А.ч. запасает примерно 100А * 12В = 1200Вт.


ампочка на 100Вт. проработает от такого акб 12 часов).
Так если за ночь вы потребляете 2,4кВт.ч. электричества, то вам необходимо установить 2 АКБ по 100А.ч. (12В), но тут стоит учитывать что аккумуляторы нежелательно разряжать на 100%, а лучше не более 70%-50%. Исходя из этого получаем, что 2 АКБ по 100А.ч. будут запасать 2400 * 0,7 = 1700Вт.ч. Это верно при разряде не большими токами, при подключении мощных потребителей происходит просадка напряжения и емкость по факту уменьшается.

Если вы хотите рассчитать, какая емкость аккумулятора нужна к солнечной батари, ниже приводим таблицу соответствия (для системы 12В.):

  • Солнечная батарея 50Вт. — АКБ 20-40А.ч.
  • 100Вт. — 50-70А.ч.
  • 150Вт. — 70-100А.ч.
  • 200Вт. — 100-130А.ч.
  • 300Вт. — 150-250А.ч.

Анализ расчетов

Учитывая погодные особенности и номинальную мощность батарей можно сделать вывод, что 400 Вт батареи в Москве будет недостаточно даже на поддержку аварийного режима в летнее время. Хотя для дачи превышение выработки аварийного уровня 80% можно считать допустимым вариантом, особенно при непостоянной работе инвертора, а только при необходимости подачи электроэнергии.

Маломощные системы не предназначены для круглосуточного бытового электроснабжения даже летом. Так как энергия в таких системах является критически важной для собственного потребления контролера заряда и инвертора. В зимнее время мощности солнечного коллектора будет не достаточно для работы всех электроприборов дома, но в летнее вполне допустимо, что электроснабжение будет бесперебойным.

Возможности батарей из расчетов мощности для Москвы:


  • 500 Вт – дает аварийный минимум 80% с мая до конца августа;
  • 600 Вт – середина марта – сентябрь;
  • 800 Вт – с превышением аварийного уровня (кроме декабря и января) обеспечивает напряжение с марта по сентябрь;
  • 1 кВт – обеспечивает базовое потребление электроэнергии почти весь год, но в зимний период (декабрь и январь) энергии может не хватать;
  • 1.2 кВт – обеспечивает умеренный режим в июле, в марте – сентябре режим энергопотребления базовый. Аварийный минимум приходится на период ноябрь – январь;
  • 2 кВт – поддерживает комфортный режим, или близкий к нему в период май – август и базовый с февраля месяца по август. Но в длинные темные месяцы данной мощности солнечного коллектора может быть недостаточно;
  • 3.2 кВт – обеспечивает комфортный режим на все длинные дни и в течение года позволяет рассчитывать на аварийный минимум;
  • 5.3 кВт – батареи номинальной мощности, позволяющие практически без ограничений использовать электроэнергию в период май – август и круглый год в базовом режиме;
  • 8 кВт – мощность солнечной батареи, обеспечивающая использование электричества круглый год в умеренном режиме;
  • 13.5 кВт – круглогодичный комфортный режим энергопотребления.

Мощность инвертора и потери в нем

Теперь что касается инвертора, он тоже имеет свой КПД а это порядка 75-90%, т.е. все полученные величины выработки энергии и запаса можно относить к этим процентам. В итоге лучше брать двойной запас емкости для аккумуляторов, Так при потреблении 2400Вт.ч за ночь, устанавливать 4 АКБ емкостью 100А.ч. 100А*12В*4 = 4800Вт.ч. Мощность инвертора показывает номинальную нагрузку которую можно подключить к нему, т.е количество и тип бытовых приборов.

В Итоге получаем солнечную электростанцию на 2,5кВт:

  1. Солнечные батареи 4шт. по 250Вт. Выработка в месяц 170 -240кВт.ч (36тыс.руб.)
  2. АКБ по 100А.ч. 4 шт. запас до 4800 Вт. (AGM аккумуляторы 50тыс.руб.)
  3. Инвертор 2,4кВт номинальная мощность подключаемого оборудования (27тыс.)

Итого 113 тыс. руб. за комплект оборудования.

Максимальная нагрузка и уровень среднего потребления энергии

На данный момент далеко не каждый сможет себе позволить поставить в своем загородном доме подстанцию, работающую от солнечной энергии. Тем не менее, планируя их установку, сначала необходимо выяснить, на какую пиковую нагрузку при включении бытовых приборов следует рассчитывать, а также какое среднее количество электроэнергии в сутки они потребляют.

Максимальный уровень нагрузки определяют, исходя из предельной мощности всех электроприборов, имеющихся в доме, чтобы при одновременном включении нескольких из них система в доме смогла справиться с нагрузкой.

мощные солнечные батареи для дома

Для определения среднесуточного потребления каждого из приборов, следует перемножить его мощность на время работы от сети в сутки. А общий расход энергии находим путем суммирования энергии от всех приборов в доме.

Определение общих показателей энергопотребления позволит распланировать эффективный расход солнечной энергии, генерируемой солнечными панелями. Кроме того, полученные цифры дают возможность выполнить расчет мощности солнечных батарей для дома, чтобы знать, какой аккумулятор нужно будет купить. Емкость аккумулятора напрямую влияет на его стоимость.

Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии

Теперь что касается потребителей и их мощности, приведем основные из них:

  • Телевизор Led – 50-150Вт.
  • Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
  • Ноутбук – 20-50Вт
  • Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
  • Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
  • Роутер – 10-20Вт.
  • Кондиционер 9 – 700-900Вт.
  • Эл. Чайник – 1500Вт.
  • Микроволновка – 500-700Вт.
  • Стиральная машина – 600 – 900Вт.
  • Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.

Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.

Что входит в комплект систем солнечных батарей

Для получения тока недостаточно приобрести солнечные панели и подключить их. Солнечная система состоит из множества не менее важных технических устройств, благодаря которым создается нужный эффект. Итак, чтобы в вашем доме появилось электричество экологичного происхождения, помимо солнечных батарей нужно будет приобрести еще 6 базовых элементов системы, а именно:

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

Поэтому, перед тем как начать проектировать монтаж и размещение фотоэлектрической системы, вы должны понимать, что это куда больше затрат, чем покупка одних только солнечных панелей. Срок службы и эффективность выбранных элементов будет зависеть от количества модулей, класса и фирмы производителя. Правильно выбранные технические характеристики, надежность устройства и место размещения солнечных батарей станет залогом качественной работы и долговечности.


Использованные источники

  1. zen.yandex.ru/media/id/5df08f1f34808200af9621b6/skolko-elektrichestva-proizvodit-solnechnaia-panel-5df0e2fdaad43600b2cc928c
  2. altenergiya.ru/sun/skolko-energii-daet-solnechnaya-batareya.html
  3. gelenstroy-suvorov.ru/otoplenie/raschet-moshchnosti-solnechnyh-batarej.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.