Avantages des panneaux solaires et comment calculer la puissance: exemples de calculs pour une maison et une résidence d'été, dispositions de base

Création: 19 décembre 2019

Très souvent, lors de la demande de sélection d'équipement ou lors du choix d'une centrale solaire, les clients se posent la question: Comment calculer la puissance et le nombre de panneaux solaires et de batteries et quelle puissance choisir une centrale solaire. Dans cet article, nous essaierons de traiter ce problème, et j'essaierai d'expliquer dans un langage simple, sans entrer dans les détails, comment procéder.

Tout d'abord, vous devez savoir combien d'électricité vous consommez par jour., cela peut être fait en prenant les lectures mensuelles moyennes des compteurs d'électricité et en les divisant par 30 jours. Nous obtenons donc la consommation moyenne par jour. Par exemple, la norme sociale en RO pour deux personnes est de 234 kW, soit environ 8 kWh d'électricité par jour. En conséquence, nous avons besoin de panneaux solaires pour générer la même quantité d'énergie par jour.

Calcul du nombre de panneaux solaires et de leur capacité

Depuis les panneaux solaires produire de l'énergie électrique uniquement pendant les heures de clarté, alors cela doit être pris en compte tout d'abord, il convient également de comprendre que la sortie par temps nuageux et en hiver est très réduite et peut représenter 10 à 30% de la puissance du panneau. Pour plus de simplicité et de commodité, nous calculerons d'avril à octobre, à l'heure de la journée, la production principale se déroule de 9 h à 17 h, soit 7 à 8 heures par jour... En été, les intervalles seront bien sûr plus longs, du lever au coucher du soleil, mais pendant ces heures, le rendement sera bien inférieur au nominal, nous faisons donc la moyenne.

Soit 4 panneaux solaires d'une capacité de 250W. (1000 W au total). 8 kWh d'énergie seront générés par jour, soit par mois, il est de 240 kWh. Mais c'est un calcul idéal, comme nous l'avons dit ci-dessus, les jours nuageux, la sortie sera moindre, il est donc préférable de prendre 70% de la sortie, 240 * 0,7 = 168 kWh. Il s'agit d'un calcul moyen sans pertes dans l'onduleur et les batteries. En outre, cette valeur peut être utilisée pour calculer une centrale solaire en réseau où les batteries ne sont pas utilisées.

Avant de calculer les panneaux solaires pour votre maison

• Qu'est-ce qu'il est important de savoir à l'avance? En fait, l'installation de panneaux solaires est une entreprise responsable et les calculs préliminaires permettront non seulement d'économiser de l'argent, mais aussi de créer un système économe en énergie prenant en compte tous les éléments.

• Vous devez commencer par la consommation d'électricité de votre maison. Pour comprendre comment calculer le nombre de panneaux solaires pour votre maison, vous devez commencer par ceci. Par exemple, vous avez besoin de créer une alimentation électrique autonome pour une chaudière électrique et quatre ampoules. Il est très simple de calculer la consommation: il suffit de dresser un tableau d'un tel plan:

Élément consommateur dans le réseau	Puissance en W	Combien d'appareils?	Combien de temps de travail est attendu par jour	Valeur reçue par jour (Wh)
Chaudière électrique	2000	1	4	4000
Lampe à incandescence	100	4	3	1200
Montant	2100	5200

Comment utiliser un tel signe? Découvrez combien un appareil particulier consomme en watts. Combien d'appareils de chaque type y a-t-il? Dans l'exemple, une chaudière et quatre lampes à incandescence. Suivant: quelle heure de travail est prévue par jour? par exemple, la chaudière fonctionnera pendant quatre heures, les lampes pendant trois. Nous multiplions les colonnes horizontalement les unes avec les autres. Par exemple, pour une chaudière ce sera 2000x1x4 = 4000 Wh (consommation par un appareil spécifique par jour). Ensuite, nous résumons toutes les lectures obtenues, découvrons la consommation totale d'énergie par jour. Dans le cas des exemples, c'est 5200 Wh

Calcul des batteries pour une centrale solaire

Ensuite, passons au calcul de la capacité de la batterie pour les panneaux solaires.Leur quantité et leur capacité doivent être telles que l'énergie qui y est stockée soit suffisante pour la période sombre de la journée, il convient de considérer que la consommation d'électricité la nuit est minime, par rapport à l'activité de jour.

Batterie 100Ah stocke environ 100A * 12V = 1200W. (une ampoule de 100 W fonctionnera avec une telle batterie pendant 12 heures). Donc si vous consommez 2,4 kWh par nuit. électricité, alors vous devez installer 2 batteries de 100Ah chacune. (12V), mais ici, il convient de garder à l'esprit qu'il n'est pas souhaitable de décharger les batteries à 100%, et mieux pas à plus de 70% -50%. Sur cette base, nous obtenons 2 batteries de 100 Ah chacune. stockera 2400 * 0.7 = 1700Wh. Cela est vrai lors de la décharge avec de petits courants, lors de la connexion de consommateurs puissants, une chute de tension se produit et la capacité diminue en fait.

Si vous souhaitez calculer la capacité de batterie nécessaire pour une batterie solaire, vous trouverez ci-dessous un tableau de correspondance (pour un système 12V.):

• Batterie solaire 50W. - batterie 20-40 A.h.
• 100W. - 50 à 70 heures du matin
• 150W. - 70 à 100 A.h.
• 200W. - 100 à 130 A.h.
• 300W. - 150 à 250 A.h.

Que compter ensuite?

Il est nécessaire de déterminer la quantité de rayonnement qui tombe par an spécifiquement dans votre régionoù vous habitez et où se trouve la maison. Ces indicateurs peuvent être demandés au service météorologique ou vous pouvez trouver des tableaux pour votre région sur Internet. Soit dit en passant, Google propose un excellent service qui vous permet de déterminer le niveau de rayonnement solaire, mais il n'est pas disponible dans tous les pays. Par conséquent, l'option la plus simple consiste à rechercher des tables sur le World Wide Web. En voici quelques-uns, le rayonnement solaire est indiqué en «kWh / m² / jour»:

Niveau mensuel moyen de rayonnement solaire en Russie

Niveau mensuel moyen de rayonnement solaire en Ukraine

Niveau mensuel moyen de rayonnement solaire en Biélorussie

• Passons à autre chose: comment calculer la puissance d'un panneau solaire? Par exemple, voyons les lectures pour Kiev dans le tableau. Ici, les mois les plus efficaces en termes d'insolation sont mai et juillet, avec un indicateur de 5,25. Un autre point important est de prendre en compte la perte de charge de la batterie. Cet indicateur peut être consulté dans la documentation de l'équipement ou demander à des spécialistes, mais souvent ce chiffre est d'environ 20%. Autrement dit, nous devons faire dans les calculs "chevauchement" sur le dépassement de charge et de décharge de la batterie. Ainsi, ce chiffre sera de 1,2 - où 1 (ou 100%) est notre calcul de 5200 Wh par jour de consommation, et 0,2 (20%) est le dépassement de la batterie. Donc un exemple:

W = 5200 × 1,2 = 6240 Wh ou 6,24 kWh

• Maintenant plus loin. La formule suivante est basée sur des facteurs de correction, pour l'été, elle est de 0,5 et pour l'hiver, elle est de 0,7. Ces facteurs aideront à calculer la production d'un panneau par jour. Selon la saison et le niveau d'insolation. Ainsi, par exemple, nous installons des panneaux d'une puissance de 130 W:

W = 0,5 × 130 × 5,25 = 341,25 Wh W = 0,7 × 130 × 0,86 = 78,26 Wh

Où, respectivement, la première formule affiche la sortie en été, le mois le plus efficace de l'année (données tirées du tableau). La deuxième formule est pour le mois d'hiver le plus inefficace.

• Vous devez maintenant diviser les 6240 Wh obtenus dans le premier exemple, diviser par les résultats obtenus dans les deuxième et troisième formules:

N = 6240 / 341,25 = 18,3 N = 6240 / 78,26 = 79,73

• Les résultats obtenus sont donc notre nombre de panneaux nécessaires pour générer un indicateur énergétique donné. Ainsi, 18 panneaux seront nécessaires pour la période estivale et 80 pour la période hivernale, c'est ainsi que des indicateurs peuvent être différents pour différentes périodes de l'année. Bien sûr, ces calculs ne sont pas entièrement précis et en fait, il existe de nombreux autres facteurs qui affectent la production d'énergie. Vous pouvez les lire dans l'article sur l'installation de panneaux solaires.

L'efficacité peut être considérablement affectée par l'angle d'inclinaison des panneaux, la présence d'entraînements qui font pivoter les panneaux vers le soleil ou leur absence. Enfin, je voudrais dire qu'il est peu probable que les batteries soient en mesure de fournir à votre maison l'énergie nécessaire, uniquement si vous ne disposez pas de grandes surfaces pour les panneaux solaires.Mais quand même, le principal avantage des batteries est que vous pouvez toujours augmenter la puissance en ajoutant de nouveaux panneaux. Ou en remplaçant certaines cellules solaires par d'autres, plus puissantes.

Puissance et pertes de l'onduleur

Maintenant, quant à l'onduleur, il a également son propre rendement, qui est d'environ 75 à 90%, c'est-à-dire toutes les valeurs de production et de réserve d'énergie obtenues peuvent être attribuées à ces pourcentages. Du coup, il vaut mieux prendre une double réserve de capacité pour les batteries, donc avec une consommation de 2400Wh par nuit, installez 4 batteries d'une capacité de 100Ah. 100A * 12 V * 4 = 4800 Wh. La puissance de l'onduleur indique la charge nominale qui peut y être connectée., c'est-à-dire le nombre et le type d'appareils électroménagers.

En conséquence, nous obtenons une centrale solaire de 2,5 kW:

1. Panneaux solaires 4pcs. 250W chacun. Production par mois 170-240 kWh (36 mille roubles)
2. Batterie 100Ah chacune. 4 choses. stock jusqu'à 4800 watts. (Batteries AGM 50 mille roubles)
3. Puissance nominale de l'onduleur 2,4 kW de l'équipement connecté (27 mille)

Total 113 mille roubles. pour un ensemble d'équipement.

Variétés de modules solaires pour la maison

Les panneaux solaires modulaires sont constitués de convertisseurs photovoltaïques. En production, deux types de tels dispositifs sont produits.

La différence entre les convertisseurs réside dans le type de semi-conducteurs en silicium:

• Polycristallin... De telles cellules solaires sont obtenues par refroidissement prolongé de la masse fondue de silicium. Bien que cette technologie réduit considérablement le coût du processus de production et rend les produits plus abordables pour les acheteurs, leur efficacité ne dépasse pas 12%.
• Monocristallin... Dans ce cas, nous parlons de la croissance artificielle de cristaux de silicium, qui sont ensuite découpés en tranches minces. Cette méthode est considérée comme la plus chère, mais elle offre une efficacité supérieure. Sa valeur moyenne fluctue à moins de 17%, cependant, il existe des photocellules à base de monocristaux et avec des débits plus élevés.

Les photocellules à base de polycristaux ont une forme carrée plate et une surface de structure non homogène. Dans le même temps, les cellules solaires monocristallines ont une structure de surface uniforme et une forme carrée avec des coins coupés.

Avec une capacité égale de panneaux solaires pour une maison, la première version des panneaux est plus grande que la seconde, car ils sont moins efficaces. Bien que le coût des panneaux polycristallins soit environ 10% inférieur, pour lequel ils sont populaires.

Puissance des appareils ménagers, consommation d'électricité

Maintenant, en ce qui concerne les consommateurs et leur capacité, voici les principaux:

• Téléviseur LED - 50-150W.
• Réfrigérateur classe A - 100-300W. (uniquement lorsque le compresseur fonctionne)
• Carnet - 20 à 50 W
• Lampe à économie d'énergie - 30 W, LED 3-9 W
• Chaudière murale (électronique + pompe intégrée) - 70-130W.
• Routeur - 10-20W.
• Climatiseur 9 - 700-900W.
• E-mail Théière - 1500W.
• Four micro onde - 500-700W.
• Machine à laver - 600 - 900W.
• DVR + 4 caméras - 30-50W.

Toutes les puissances sont indiquées par heure de fonctionnement de l'appareil, il convient de garder à l'esprit que la plupart des appareils fonctionnent pendant une courte période, la bouilloire est chauffée pendant 5 minutes, le réfrigérateur s'allume toutes les 2-3 heures pendant une heure pour maintenir le rythme. La pompe de la chaudière fonctionne également lorsque la température du liquide de refroidissement est maintenue. Vous pouvez également calculer d'autres appareils selon ce principe.

Calcul des indicateurs de base - combien de batteries sont nécessaires et quelle puissance

Avant de commencer les calculs, un tableau spécial doit être préparé dans lequel les données obtenues seront entrées. Il devrait y avoir 30 colonnes verticales et horizontales - en fonction du nombre d'appareils électroménagers utilisés par les propriétaires.

Stage préliminaire

La première colonne indiquera le numéro de commande de l'appareil électroménager. Nous mettons son nom dans la deuxième colonne. La troisième colonne est la puissance de chacun des appareils. Dans les 24 colonnes suivantes, vous devez entrer les heures de 01 à 24.

Dans ces cellules, sous forme de fractions décimales, nous entrerons les données suivantes:

• le numérateur représente la période de chaque appareil pour une heure spécifique (en décimal);
• le dénominateur est la puissance individuelle de l'appareil électrique (une telle répétition facilite le processus de calculs ultérieurs).

La colonne 28 est destinée à résumer la durée totale de fonctionnement de l'appareil électrique en une journée. La colonne suivante contient des données sur la consommation d'énergie d'un appareil individuel pour la journée précédente - ce chiffre est obtenu en multipliant la période de fonctionnement par la consommation d'énergie. Dans la dernière colonne verticale, des notes sont enregistrées, par exemple, les résultats de calculs intermédiaires.

Comment calculer correctement la puissance?

Qu'indique la puissance du panneau? Si, par exemple, il est égal à 240 W, alors il en donnera autant à 1000 W / m2. insolation.

Il est clair que les faisceaux ne tombent pas sur le panneau avec la même intensité toute l'année et pendant la journée, donc, fonctionnant de 4 à 6 heures en saison froide, il est capable de délivrer 1440 W / h.

Pendant la période estivale, la durée du travail augmente, atteignant 8 à 10 heures.

L'indicateur maximum augmente également, approchant la barre des 2400 W / h. C'est idéal. En fait, il est corrigé pour l'insolation.

Un exemple de calcul de la consommation d'énergie des appareils

Il y a toujours un réfrigérateur, une télévision, un ordinateur, une machine à laver, une chaudière, un fer à repasser, un four à micro-ondes et d'autres appareils ménagers dans la maison, sans lesquels la vie devient inconfortable. De plus, au moins 100 ampoules sont utilisées pour l'éclairage (qu'elles soient écoénergétiques). Tout cela doit être pris en compte lors du calcul de la puissance des panneaux solaires installés dans la maison.

Le tableau contient des données sur leur puissance, leur durée de fonctionnement, leur consommation d'énergie, etc. Ils travaillent tous toute l'année:

Appareil	Pouvoir	Durée d'utilisation par jour	Apport quotidien
Ampoules	200 watts	environ 10 heures	2 kWh
Réfrigérateur	500 watts	3 heures	1,5 kWh
Carnet	100 watts	jusqu'à 5 heures	0,5 kWh
Machine à laver	500 watts	06 heures	3 kWh
Le fer	1500 watts	1 heure	1,5 kWh
Télévision	150 watts	5 heures	0,8 kWh
Chaudière 150 litres	1,2 kW	5 heures	6 kWh
Onduleur	20 watts	24 heures	0,5 kWh
Manette	5 W	24 heures	0,1 kWh
Four micro onde	500 watts	2 heures	3 kWh

Après avoir fait un calcul simple, nous arrivons à la consommation d'énergie quotidienne totale - 18,9 kW / h. À cela, nous devons ajouter la puissance d'équipements supplémentaires, qui ne sont pas utilisés tous les jours - une bouilloire électrique, un robot culinaire, une pompe, un sèche-cheveux, etc. journée.

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Par conséquent, la consommation d'énergie mensuelle est de 750 kWh. Pour que les coûts actuels soient couverts, la batterie solaire doit produire au moins le chiffre final, c'est-à-dire 750 kW.

Si le calcul est effectué pour un panneau solaire prévu pour une installation dans une maison de campagne, où il y a moins d'appareils et d'utilisation saisonnière, il est clair que ce chiffre sera bien moindre.

Comment est calculée la consommation d'électricité dans une maison?

Le but principal des calculs est de savoir combien de panneaux solaires sont nécessaires pour votre maison particulière. Dans le même temps, si la puissance du panneau solaire est indiquée par le fabricant, les besoins de votre ménage et la quantité réelle d'électricité qu'un tel panneau peut fournir par jour doivent être calculés indépendamment.

A partir de l'accession à la propriété, la question se pose immédiatement: comment compter? Il y a deux options ici, selon que vous possédez ou non un compteur électrique:

• Si vous avez un compteur et que vous en prenez des mesures tous les mois, il est alors facile de calculer la consommation quotidienne d'électricité. Il est nécessaire de diviser l'indicateur mensuel par le nombre de jours. L'énergie consommée est calculée en kWh. Par exemple, vous dépensez 90 kWh par mois. Ce chiffre doit être divisé par 30 et vous obtenez une consommation journalière de 3 kW • h.
• La deuxième option est plus compliquée. Si, pour une raison quelconque, vous ne payez pas l'électricité (par exemple, vous ne l'avez pas encore apportée dans votre nouvelle maison), alors pour calculer, vous devrez faire une liste complète de tous les appareils électriques dont vous disposez, connaître l'énergie consommée. par tout le monde par jour et, en ajoutant tout ensemble, obtenez le résultat souhaité. Autrement dit, vous devez prendre la puissance de l'appareil consommant de l'électricité (elle est, en règle générale, indiquée par le fabricant), et multiplier par le nombre d'heures pendant lesquelles cet appareil fonctionnera. Par exemple, une lampe à incandescence standard a une puissance de 100 W et elle fonctionnera pour vous 6 heures par jour. Cela signifie que pour calculer la consommation d'électricité, il faut multiplier 100 par 6. Il s'avère que 600W • h. Vous disposez de trois lampes de ce type et elles fonctionnent toutes dans le même mode. Cela signifie que la consommation quotidienne d'une lampe doit être multipliée par 3. Vous obtenez 1800W • h. De la même manière, la consommation électrique de toutes les unités consommatrices de la maison est calculée.

Réglage du niveau de tension des panneaux solaires

Pour comprendre la quantité d'énergie fournie par les panneaux solaires, vous devez déterminer le niveau de leur tension de fonctionnement. Cette valeur est toujours un multiple de 12 volts, car cette tension est typique de la plupart des batteries. Les onduleurs, contrôleurs et panneaux solaires les plus couramment utilisés avec des tensions de 12, 24 ou 48 volts.

Pour les systèmes avec un niveau de tension plus élevé, des câbles d'alimentation de plus petite section peuvent être utilisés, ce qui garantit une grande fiabilité des connexions.

En même temps, les batteries de 12 volts, si elles se cassent, peuvent être remplacées une par une. Une caractéristique du fonctionnement des batteries avec une tension de 24 volts sera la nécessité de remplacer les nœuds uniquement par paires. Dans le cas de l'utilisation d'un système avec une tension de 48 volts, il sera nécessaire de changer 4 batteries à la fois situées sur la même branche. De plus, une manipulation imprudente des batteries de 48 volts peut entraîner un choc électrique.

La tension de fonctionnement du système électrique affecte directement le rendement du panneau solaire. Ce facteur est pris en compte lors de la sélection de l'équipement nécessaire.

La relation entre la puissance de l'onduleur et les charges de pointe ressemble à ceci:

• 3-6 kW - 48 volts;
• 1,5-3 kW - 24 ou 48 volts;
• jusqu'à 1,5 kW - 12, 24 ou 48 volts.

Dans l'exemple considéré, le choix entre les difficultés de remplacement des batteries et la fiabilité du câblage se fera en faveur de ces dernières. Le niveau de tension de fonctionnement sera de 24 volts.