Расчёт солнечных батарей
Самое главное чтобы определится с количеством солнечных батарей надо понимать на что они способны, сколько энергии может дать одна солнечная панель, чтобы определить нужное количество. А также нужно понимать что кроме самих панелей понадобятся аккумуляторы, контроллер заряда, и преобразователь напряжения (инвертор).
Чтобы рассчитать необходимую мощность солнечных батарей нужно знать сколько энергии вы потребляете. Например если ваше потребление энергии составляет 100кВт*ч в месяц (показания можно посмотреть по счётчику электроэнергии), то соответственно вам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали такое количество энергии.
При расчёте лучше брать рабочее время, при котором солнечные батареи работают почти на всю мощность, равным 7 часов, это с 9 утра до 4 часов вечера. Панели конечно летом будут работать от рассвета до заката, но утром и вечером выработка будет совсем небольшая, по объёму всего 20-30% от общей дневной выработки, а 70% энергии будет вырабатываться в интервале с 9 до 16 часов.
Неплохо иметь 210кВт*ч в месяц с массива мощностью всего 1кВт, но здесь не всё так просто
Во-первых не бывает такого что все 30 дней в месяце солнечные, поэтому надо посмотреть архив погоды по региону и узнать сколько примерно пасмурных дней по месяцам. В итоге наверно 5-6 дней точно будут пасмурные, когда солнечные панели и половины электроэнергии не будут вырабатывать. Значит можно смело вычеркнуть 4 дня, и получится уже не 210кВт*ч, а 186кВт*ч
Так-же нужно понимать что весной и осенью световой день короче и облачных дней значительно больше, поэтому если вы хотите пользоваться солнечной энергией с марта по октябрь, то нужно увеличить массив солнечных батарей на 30-50% в зависимости от конкретного региона.
Но это ещё не всё, также есть серьёзные потери в аккумуляторах, и в преобразователей (инверторе), которые тоже надо учитывать, об этом далее.
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВЫБОР ТИПА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ – тема научной статьи по строительству и архитектуре читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка
Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей
Примерно так выглядит солнечная электростанция внутри дома
Ещё один пример установленных аккумуляторов и универсального контроллера для солнечных батарей
Самый минимальный запас ёмкости аккумуляторов, который просто необходим должен быть такой чтобы пережить тёмное время суток. Например если у вас с вечера и до утра потребляется 3кВт*ч энергии, то в аккумуляторах должен быть такой запас энергии.
Оптимальный запас еъёмкости АКБ это суточный запас энергии в аккумуляторах. Например если у вас суточное потребление 10кВт*ч, то рабочая ёмкость АКБ должна быть именно такой. Тогда вы без проблем сможете переживать 1-2 пасмурных дня, без перебоев. При этом в обычные дни в течение суток аккумуляторы будут разряжаться всего на 20-30%, и это продлит их недолгую жизнь.
Также инвертор (преобразователь энергии 12/24/48 в 220в) имеет КПД 70-80%.
Учитывая потери полученной от солнечных батарей энергии в аккумуляторах, и на преобразовании постоянного напряжения в переменное 220в, общие потери составят порядка 40%. Это значит что запас ёмкости аккумуляторов нужно увеличивать на 40%, и так-же увеличивать массив солнечных батарей на 40%, чтобы компенсировать эти потери.
Текст научной работы на тему «АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВЫБОР ТИПА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ»
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВЫБОР ТИПА СОЛНЕЧНОЙ ПАНЕЛИ
Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Российская Федерация
Ключевые слова: фотоэлектрический преобразователь, солнечный элемент, эффективность работы, климатические условия, интенсивность солнечного излучения.
Для цитирования: Головко С. В., Задоркин Д. А. Анализ влияния климатических факторов на выбор типа солнечной панели // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2023. № 2 (70). С. 21-26. DOI: 10.24143/1812-9498-2022-2-21-26.
К настоящему моменту проведено огромное количество экспериментов в сфере применения восстанавливаемых источников электроэнергии (ВИЭ). Благодаря созданию различных конструкций солнечных элементов (СЭ) солнечная инсоляция преобразуется в электрическую энергию.
Условия эффективной работы фотоэлектрических преобразователей
Эффективность работы ФЭП зависит от конечной температуры самой панели и различается для панелей разного типа. В условиях жаркого климата, например республики Калмыкии, это приобретает особую значимость. Зависимость температуры поверхности панели СЭ от температуры окружающей среды можно рассчитать по формуле
где Тр1 — температура поверхности СЭ, °С; Е1 — появление солнечного излучения; Твозд — температура окружающей среды в расчетной точке, °С; Тнэкс — нормальная температура эксплуатации солнечной панели, °С.
Коэффициент полезного действия (КПД) панели СЭ рассчитывается по формуле
где Цр — КПД панели СЭ, %; Ц0 — КПД солнечной панели при температуре 25 °С, %; Тр1 — температура поверхности солнечной панели, °С.
В табл. 1 приведены данные по среднегодовой температуре, полученные с помощью измерения на поверхности солнечной панели и вычисленные по формуле для Тр1; также представлено изменение температуры воздуха у солнечной панели в течение солнечного дня определенного месяца.
Температура воздуха, °С -4 -4,1 1,7 10,2 16,5 21,7 24,9 23,8 17,3 9,9 2,4 -2,3 9,8
График зависимости КПД панели приведен на рис. 1. При этом измеренные и вычисленные значения температуры поверхности солнечной панели в значительной степени разнятся в утреннее и вечернее время.
Рис. 1. График зависимости КПД СЭ от средней температуры воздуха
На рис. 2 приведен график изменения температуры солнечной панели в зависимости от солнечной радиации и температуры интересуемой точки локации республики Калмыкии.
Рис. 2. График зависимости температуры поверхности СЭ от средней температуры воздуха
Исходя из данных рис. 1 и 2 можно сделать вывод, что в холодное время года в солнечное время суток температура поверхности СЭ может достигать 40 °С. В летнее же время температура поверхности достигает 70 °С. В результате наблюдается изменение среднего КПД солнечной панели в течение года на 18 % вследствие нагрева самой солнечной панели.
Солнечные батареи: перспективы использования, эффективность
Недостатки использования энергии солнца
Несмотря на то, что электричество, полученное с помощью только энергии солнца, не требует при эксплуатации системы никаких капиталовложений, в данном вопросе много проблем. Во-первых, объем полученного электричества во многом зависит от следующих факторов: погоды, широты местности, мощности батарей.
Во-вторых, такие источники тепла являются в большей степени дополнительным средством, к примеру, для обогрева, что ограничивает их применение. В-третьих, установка подобного оборудования стоит больших денег. В частности, это касается крупных электростанций. Стоимость самих аккумуляторов на порядок превышает таковую для батарей.
Специалисты утверждают, что для некоторых регионов окупаемость солнечных батарей никогда не наступает, в других местностях она составляет около 10 или 15 лет.
