Výpočet výkonu solárních panelů pro domácnost

Pokud se rozhodnete ušetřit na nákladech za elektřinu a nainstalovat si vlastní solární elektrárnu ve svém domě nebo na chatě, musíte začít s výpočtem spotřeby energie a výkonu solárních panelů. Jedná se o nejdůležitější a pracně nejnáročnější proces, který bude klíčem ke správnému fungování solárního systému a generování potřebného množství proudu pro uspokojení všech potřeb. Vypočtené ukazatele navíc mohou sloužit jako základ pro zvýšení účinnosti nebo úsporu energie.

Výkon solární baterie

Pokud se podíváte na popis různých modelů solárních panelů, všimnete si, že indikátorem měření je jmenovitý výkon (W). Tento ukazatel bude sloužit jako hlavní kritérium pro hodnocení výkonu solární baterie. Jmenovitý výkon se udává na základě toho, že na 1 m1. 25 metr panelu získá XNUMX kW solární energie. To znamená, že s takovým indikátorem stavu baterie můžete počítat, pokud je teplota v místě, kde se solární systém nachází, alespoň XNUMX stupňů, orientace modulů je na jih s přihlédnutím k úhlu sklonu a nedochází k zatemnění.

Proč potřebujete vypočítat výkon solárních panelů?

Dnes je na trhu obrovské množství solárních baterií, které se liší nejen výrobcem a cenou, ale také technickými vlastnostmi. Výkon je hlavním ukazatelem, od kterého musíte začít, pokud chcete mít prospěch z instalace solárního systému. Je důležité pochopit, že nesprávný výpočet nebo úplná absence jakékoli analýzy plánovaného výkonu může vést k nesplnění vašich elektrických potřeb v domácnosti, pak budete muset použít další energii ze sítě nebo se omezit na elektrické spotřebiče. Výsledkem je, že komplexní myšlenka se solárními panely ztrácí veškerý smysl.

Postup výpočtu

Chcete-li vypočítat požadovaný výkon baterie, který pokryje vaše náklady na elektřinu, musíte provést řadu kroků na základě přesných výpočtů.

Stanovení spotřeby energie

Nejprve musíte začít s výpočtem energie potřebné k napájení vašeho domova. Existují dva způsoby, jak to udělat: první je podívat se na elektroměr, abyste viděli, kolik elektřiny spotřebujete za měsíc nebo den, a druhý je provést podrobnější výpočet. Chcete-li provést druhou možnost výpočtu, musíte si vzít kus papíru a tužku a vytvořit seznam všech elektrických spotřebičů, které máte doma. Množství energie spotřebované každým zařízením je nutné vynásobit počtem hodin provozu a následně sečíst všechny výsledné údaje, abychom získali celkovou spotřebu, kterou musí solární panely pokrýt.

Níže jsou uvedeny přibližné hodnoty pro nejčastěji používané elektrické spotřebiče v jakékoli domácnosti.

Pokud neznáte spotřebu konkrétního zařízení, pak pro přesnost výpočtů je lepší vyhledat tuto hodnotu v technické dokumentaci nebo na webu výrobce.

Sečtením posledního sloupce v tabulce můžete vypočítat svou denní spotřebu elektřiny. Věci zde však nejsou tak jednoduché. Pro volbu výkonu solární baterie a jejich množství to nebude konečný údaj. Navíc budete muset přidat asi 30 % energie spotřebované na obsluhu potřebných zařízení pro provoz solárního systému – baterie a invertoru. Solární panely navíc generují stejnosměrný proud, který se pak pomocí invertoru přeměňuje na střídavý proud, čímž se zvyšuje napětí pro obsluhu domu (220 V), kde se stále ztrácí asi 20 %. A také je potřeba přidat cca 10 %, což půjde na startovací výkon elektrospotřebičů. Protože při spuštění zařízení spotřebuje 3 nebo dokonce 5krát více energie, než bylo uvedeno v prvních minutách.

Úroveň slunečního záření

Podstatou solárních baterií je generovat energii působením slunečních paprsků na fotočlánky se speciálním složením. Čím větší je sluneční záření, tím vyšší je výkon panelů. Maximální účinnost byla zaznamenána při dopadu paprsků na povrch desek pod úhlem 90 stupňů, tedy kolmo. V noci se tedy energie nevyrábí, ale využívá se energie, která se během dne nashromáždila v baterii. Proto je velmi důležité správně nainstalovat solární panel a vypočítat jeho výkon v závislosti na klimatu konkrétního regionu.

Při oblačném počasí a západu slunce klesá úroveň produkce energie sluneční soustavy o 20–30 %.

Úroveň slunečního záření je dalším důležitým ukazatelem, který je třeba vzít v úvahu při určování výkonu solární baterie. V každém regionu se liší a dává jasnou představu o tom, kolik solárního tepla je k dispozici na jednotku plochy panelu. Pokud žijete v oblasti s nízkou úrovní slunečního záření, budete si muset zakoupit buď výkonnější zařízení, nebo větší množství, abyste mohli plně zásobovat váš domov elektřinou. Ukazatel slunečního záření není třeba vypočítat sami. Jeho význam je uveden ve speciálních referenčních knihách, které lze snadno najít na internetu. Podobné informace jsou prezentovány i na meteorologických webech. Poskytované informace lze prezentovat jak za rok, tak samostatně po měsících (u velkých měst).

Výběr výkonu panelu

V závislosti na vypočítaném množství spotřebované energie se může počet solárních panelů lišit. Měli byste také zvážit, jaké úkoly má baterie plnit – plnou produktivitu nebo ji použít jako doplňkový zdroj energie, pokud ve vaší domácnosti často dochází k výpadkům proudu. Pokud chcete pokrýt všechny náklady na elektřinu ve vaší domácnosti, pak budete muset utratit spoustu peněz a koupit zařízení s vysokým výkonem a produktivitou.

Výkon panelu bude přímo záviset na množství energie spotřebované jak elektrickými spotřebiči v domě, tak technickými zařízeními, která jsou potřebná pro provoz solární stanice. Zde nelze nevzít v úvahu počet slunečných dnů v měsíci, úroveň slunečního záření a četnost změn úhlu sklonu. Maximální výkon panelu je pozorován ne více než 7 hodin denně a pouze za předpokladu, že je jasná obloha a v noci nebude vůbec žádná výroba, proto při korelaci spotřebované energie s energií baterie nelze tyto dva ukazatele srovnávat. Výkon by měl být o 30-40% vyšší.

Jako příklad si můžeme vzít baterii o udávaném výkonu 1 kW. Tuto hodnotu je nutné vynásobit počtem hodin provozu panelu na maximální kapacitu plus dodatečné náklady na napájení střídače a baterie a také denní dobu, kdy není sluneční světlo. Díky tomu budete moci získat výstup jedné baterie. Pokud je indikátor příliš malý, musíte se poohlédnout po bateriích s vyšším výkonem, ale jejich cena bude také vyšší.

Výpočet výkonu solárního panelu

Výpočet počtu panelů

Zjistili jsme tedy, že výkon panelů se měří ve wattech. K provedení výpočtu budeme potřebovat všechny dříve získané hodnoty, konkrétně:

• Množství spotřebované elektřiny.
• Úroveň slunečního záření ve vašem regionu.
• Výkon jedné baterie.

Vzorec pro výpočet je následující:

W = k*Pw*E/1000, kde

k – pevná hodnota/koeficient 0,5 v létě a 0,7 v zimě.

E – hodnota oslunění za zvolené období.

Představme si tedy, že jste vypočítali svou denní spotřebu energie, která je 5600 W. Upravme tuto hodnotu o 30 %, abychom zohlednili potřeby měniče, baterie a přeměny energie. Výsledkem je 5600*1,3=7280W, které lze zaokrouhlit až na 7300W. Nyní se podívejme na index slunečního záření pro konkrétní město, například pro zimu je to 0,79 a pro léto 4,5. Standardní výkon je 260W.

W v zimě = 0,7*260*0,79=143Wh.

W v létě = 0,5*260*4,5=585Wh.

Nyní vydělíme celkovou spotřebu elektřiny výkonem solárního panelu. V zimě budete pro zásobování celého domu elektřinou potřebovat asi 51 panelů a v létě 13 kusů o výkonu 260 W a napětí 24 V. Vzhledem k tomu, že získaná hodnota je poměrně velká a pro umístění 50 panelů je potřeba velká plocha, je vhodnější zakoupit panely s vyšším napětím a výkonem.

Jak zvýšit účinnost solárních panelů

Prvním krokem, který se každý majitel solárních panelů snaží pro zvýšení efektivity výroby elektřiny udělat, je výměna klasických elektrospotřebičů za energeticky úsporné. Než to ale uděláte, přečtěte si základní doporučení od odborníků, která pomohou zvýšit efektivitu baterie.

• Zajistěte, aby solární zařízení neztmavlo.
• Dodržujte instalační pravidla, která určují výkon solárních panelů.
• Očistěte panely od nečistot, prachu a ledu.
• Snažte se pravidelně měnit úhel panelů tak, aby sluneční paprsky dopadaly kolmo v závislosti na měsíci a roční době.
• Používejte elektrické spotřebiče tříd A, A++, A+++.
• Vyberte si správné držáky solárních panelů.

Je nutné komplexně dodržovat všechna navržená doporučení. Pokud například pravidelně měníte úhel panelů, ale zapomenete je vyčistit od nečistot, výsledek vašeho jednání se nedostaví. Solární panely vám budou sloužit dlouho a bez přerušení, pokud budete dodržovat provozní řád doporučený výrobcem. Pokud máte nějaké potíže s výpočtem, můžete vždy požádat o pomoc odborníka v těchto záležitostech.

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.

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.