Как рассчитать мощность солнечных батарей?

Люди находятся в постоянном поиске новых источников энергии. Одним из последних изобретений в данной сфере стали солнечные батареи. Использовать энергию солнца учёные мечтали давно, но только с появлением передовых технологий в XX веке стало возможным воплотить эту мечту в жизнь. Солнечные батареи уже давно активно внедряются в энергетические системы многих стран, особенно в местах с жарким климатом, где солнце светит почти круглый год. Но даже там установки, работающие на его энергии, пока не могут конкурировать с традиционными электростанциями.

Почему это происходит? Прежде всего потому, что установки на фотоэлементах, преобразующих солнечный свет и тепло в электричество, оказались настолько дорогими, что выработка электроэнергии таким путём просто не окупала затрат на их изготовление, монтаж и обслуживание. Поэтому давно применяемые в таких наукоёмких областях как, скажем, космонавтика, в быту солнечные батареи пробивали свой путь к массовому потребителю долго и трудно. Сначала дома, использующие электроэнергию, получаемую от солнца, были исключительно экспериментальными проектами. И лишь в последнее время строения с установленными на крышах солнечными панелями перестали восприниматься окружающими, как нечто экзотическое, а интерес к этому альтернативному источнику энергии среди домовладельцев начал приобретать относительно массовый характер.

Проникновение в быт обычных людей солнечных батареек начиналось с мелочей – часов, игрушек, калькуляторов, маленьких осветительных приборов. Именно освещение – первая сфера, где солнечная батарея стала применяться массово. Сегодня же на рынке существует масса предложений самых разнообразных систем для установки на крышах частных домов, которые технически вполне способны заменить хозяевам традиционное электроснабжение. Но по-прежнему актуальным остаётся вопрос цены и, конечно же, непредсказуемости погоды в северных широтах.

Для чего нужны расчёты?

Конструкция современных солнечных панелей уже настолько проста, что их установка может производиться самим владельцем дома, внимательно изучившим все инструкции и рекомендации по данному вопросу. Можно пригласить и профессионалов, которые сделают работу более качественно и быстро. Кстати, солнечные батареи устанавливают и некоторые владельцы городских квартир у себя на балконах и лоджиях. Но это всё-таки пока исключения.

В любом случае, хозяин должен решить вопрос, что, как и в каком количестве нужно установить на крыше для получения электроэнергии, достаточной для работы в доме электроприборов, то есть для полноценного функционирования автономной системы электрообеспечения. А для этого нужно понять несколько вещей:

• Будет ли установка работать круглый год или только летом?
• Какие именно приборы и аппаратура в доме будут работать на солнечных батареях?
• Что ещё придётся приобрести из дополнительного оборудования? Желательно составить полный список, так как кроме собственно солнечных панелей вам потребуется целый набор устройств, необходимых для нормального функционирования системы (аккумуляторов, инвертора, контроллера). От их качества также во многом будет зависеть эффективность её работы. Поэтому внимательно выбирать придётся и их.
• Какие средствами вы располагаете? По окончании расчётов должно стать понятно, имеет ли смысл монтировать у себя дома полностью автономную солнечную электростанцию, или лучше использовать солнечные батареи для отдельных нужд частично и только в солнечные дни.

Ответив на эти вопросы, можно приступать к расчётам.

Как рассчитывается потребление электроэнергии в доме?

Главная цель расчётов – выяснить, какое количество солнечных панелей необходимо конкретно вашему дому. При этом, если мощность солнечной панели указана производителем, то потребности вашего домохозяйства и реальное количество электроэнергии, которое способна дать одна такая панель в сутки необходимо рассчитывать самостоятельно.

Если начать с домовладения, сразу возникает вопрос: как считать? Тут есть два варианта, зависящие от наличия у вас электрического счётчика:

• Если у вас есть счётчик, и вы ежемесячно снимаете с него показания, то высчитать ежедневное потребление электроэнергии просто. Надо разделить месячный показатель на количество дней. Потребляемая энергия исчисляется в кВт•час. Например, в месяц вы расходуете 90кВт•ч. Эту цифру надо разделить на 30, и получится дневной расход – 3кВт•ч.
• Второй вариант более сложный. Если вы по какой-либо причине не платите за электричество (например, в новый дом его ещё не подвели), то для подсчёта вам понадобится составить полный список всех имеющихся у вас электрических приборов, выяснить потребляемую каждым за день энергию и, сложив всё вместе, получить необходимый результат. То есть нужно взять мощность потребляющего электроэнергию прибора (она, как правило, указана производителем), и умножить на количество часов, в течение которых этот прибор будет работать. Например, стандартная лампа накаливания имеет мощность 100Вт., а работать она у вас будет предположительно 6 часов в сутки. Значит, для вычисления расхода электричества следует 100 умножить на 6. Получается 600Вт•ч. Таких ламп у вас три, и все работают в одинаковом режиме. Значит, дневной расход одной лампы надо умножить на 3. Получится 1800Вт•ч. Подобным образом рассчитывается расход электроэнергии всеми потребляющими единицами в доме.

Сколько энергии может дать в день одна солнечная панель?

Рассчитать, сколько может дать в сутки одна солнечная панель сложнее. Сразу следует подчеркнуть, что расчёт здесь будет достаточно приблизительный, так как источник (в данном случае – солнце) непостоянный. Здесь приходится учитывать несколько факторов:

• заводская мощность панели;
• уровень инсоляции в вашей местности в течение года;
• планируемые потери в процессе работы батареи.

С максимальной заводской мощностью всё понятно – она указана в паспорте изделия. Но это совсем не значит, что на практике солнечная панель будет работать именно с такой мощностью. Реальный выход энергии зависит от уровня инсоляции - количества света, которое панель сможет получить в течение года (а в разных регионах оно очень разное), и всех предстоящих утечек электроэнергии (например, при зарядке/разрядке аккумуляторов, работе контроллера и т.д.). На эффективность батареи влияет также правильность установки панели, возможность менять её наклон, чистота фотоэлементов (панели надо регулярно чистить от снега, пыли и грязи).

Итак, мощность солнечной батареи летом и зимой – это две разные величины. Вычисляются они следующим образом:

• Заводская мощность панели (они могут быть разные) умножается на средний месячный уровень инсоляции по нужному региону летом (берётся верхний показатель). Затем всё это умножается на поправочный коэффициент для лета, равный 0,5. Полученная цифра будет означать реальную мощность солнечной батареи летом.
• Заводскую мощность панели умножить на средний месячный уровень инсоляции для данного региона в самый тёмный месяц зимы и затем умножить всё на поправочный коэффициент для зимы, равный 0,7. Полученная цифра будет означать реальную мощность батареи зимой.

Разница между зимней и летней мощностью солнечной батареи может быть в регионах с умеренным климатом раз в 5-6. Выяснив реальную мощность батареи, следует возвратиться к расходу электроэнергии. Для этого к рассчитанному ранее показателю по дому нужно добавить размеры потерь от работы самой солнечной установки (главным образом, аккумуляторов). Например, если такие потери составляют 25%, то расход по дому следует умножить на 1,25. Получится реальный расход электроэнергии при работе всех приборов в доме и самой солнечной батареи.

И в завершении остаётся выяснить, сколько панелей потребуется для обеспечения вашего дома электричеством. Их количество выйдет разным зимой и летом. Для этого надо разделить общее число расходуемой в доме энергии (включая перерасход аккумуляторов) на мощность батареи. При делении на зимнюю мощность, получится количество панелей, необходимых зимой. При делении на летнюю мощность - летом. Надо отметить, что разница тоже будет примерно в 5 раз. Теперь, зная стоимость и необходимое количество панелей, можно подсчитать, насколько выгодна их установка в вашем доме.