Для забезпечення надійного та безперебійного живлення будинку чи бізнесу необхідна гібридна або автономна сонячна електростанція з акумуляторними батареями. Застосування батарей у домашніх умовах економічно раціонально та екологічно безпечно.
Під час проектування потрібно розрахувати ємність акумулятора для сонячної батареї , параметрів інвертора, фотоелектричного масиву та іншого обладнання.
Автономна система повинна мати достатню потужність для забезпечення потреби навантаження протягом кількох днів.
Гібридна (резервна) фотоелектрична система повинна резервувати електропостачання вашого будинку на час перебоїв у мережі.
Оскільки сонячні панелі виробляє електрику тільки вдень, батареї повинні мати достатній заряд для зберігання енергії. При занадто великій ємності, прилад може бути недозаряджений, що згубно позначається на його експлуатаційних характеристиках і терміні служби.
При надмірно малій ємності – не зможе забезпечити потреби навантаження, особливо в похмуру погоду. Якщо вибрати правильні параметри, проект електростанції із системою накопичення та зберігання енергії працюватиме без проблем.
Особливості розрахунку.
Розрахунок акумуляторів для сонячних батарей виконується виходячи з виду СЕС, її потужності, характеристик навантаження та зовнішніх факторів. Насамперед слід визначити споживання електроенергії вашим будинком чи бізнесом – це потрібно для вибору всіх компонентів фотоелектричної системи.
- Інвертор. Щоб вибрати інвертор, необхідно розрахувати сумарне споживання всіх електроприладів в будинку. Наприклад, для квартири з кондиціонером, мікрохвильовою піччю, холодильником, електрочайником та комп’ютером сумарне споживання становить 2,4 кіловати. Потужність інвертора має перевищувати це значення.
- Вибір акумулятора для сонячної батареї здійснюється з сумарного добового споживання електроенергії приладами. Наприклад:
- лампочка 20W споживає 40 ват-годину за 2 години роботи;
- вентилятор 50W, включений на 5 годин – 250 ват-годину;
- водяний насос 700W, що працює протягом 20 хвилин – 230 ват-година;
- мікрохвильова піч 300W, що використовується 30 хв/день – 150 ват-годину;
- ноутбук 150W, на якому працюють 5 год/день – 750 ват-година;
- холодильник у середньому добу бере до 800 ват-годину.
40 + 250 + 230 + 150 + 750 + 800 = 2212 Вт·ч на день – кількість електроенергії, що щодня споживається будинком.
Також можна використовувати свій щомісячний рахунок за е/е для оцінки щоденного споживання електроенергії. Комунальний рахунок навіть кращий варіант, т.я. враховує реальні витрати енергії по порах року. Якщо у вас є електроопалення, взимку будинок витрачатиме значно більше.
3. Місткість акумулятора для зберігання сонячної енергії визначається також з урахуванням його технічних характеристик та даних навантаження. Слід визначити, скільки днів вам потрібна АКБ, щоб СЕС могла повністю забезпечити електропостачання. Потім оцініть, скільки у вашій місцевості не буде сонця. Можна скористатися таблицею інсоляції містами України. Батарею краще вибирати із деяким запасом.
Виконаємо розрахунок для забезпечення щодобового електропостачання 2012 Втч/день протягом одного дня акумулятором з наступними параметрами:
- номінальна напруга – 12 Вольт;
- внутрішні втрати – 15%;
- глибина розряду – гелеві та agm акумулятори для сонячних батарей допускають розряд до 50-60%, літій-іонні – в межах 80-95%.
Місткість (А·ч) = Сумарне добове споживання x дні роботи від АБ/(0,85×0,5×U ном, Вольт).
Місткість agm та gel (свинцево-кислотних) АБ = (2212 Вт·ч/день × 1 день) / (0,85 × 0,5 × 12) = 433,7 А·год.
Виходячи з отриманого результату, можна визначити скільки потрібно акумуляторів для сонячних батарей . Для цього розрахункове значення потрібно розділити на номінальну ємність вибраного пристрою. Наприклад, кількість гелевих свинцево-кислотних приладів типу АВТ12-100 необхідна: 433,7/100 Ah = 4 шт.
Місткість літій-іонних АКБ = (2212 × 1) / (0,85 × 0,8 × 12) = 271 А · год.
Для літієвих накопичувачів, наприклад Е=90 А·год, кількість буде: 271 / 90 A·h ≈ 3 шт.
4. Скільки потрібно сонячних батарей для заряджання акумулятора ? Виробник у технічній документації завжди вказує пікову потужність панелі. Однак цього значення можна досягти за ідеальних умов, у яскраву погоду, коли сонце світить на її поверхню під кутом 90 гр.
На практиці у середній літній день фотоелектричні модулі генерують приблизно 70% своєї пікової потужності. Для того, щоб зарядити акумулятор, фотовольтаїчна панель повинна бути розрахована наступним чином:(2212 ват-година / 8 годин) * 0,7 = 193 Вт.
Характеристики АКБ.
Номінальна ємність – кількість електрики (заряду), яку акумулятор здатний віддати навантаженню протягом певного часу:
Е(A·h) = I(А) х t(h).
Місткість вказують виходячи з 20-годинного циклу розряду. Наприклад, при паспортних даних 500 А·ч АКБ здатна видавати 250 А протягом 20 годин. Акумулятори літію для сонячних панелей з урахуванням втрат, що виникають при зарядці/розрядженні, забезпечать приблизно 450 А⋅год корисної енергії.
Запасена енергія часто вказується у Вт·ч (Wh) і визначається за співвідношенням:
W · год = A · год · V, або
Ватт-година = Ампер-година х напруга.
Якщо електроспоживання будинку велике, запасна е/е закінчиться швидше. І навпаки, якщо АКБ використовуються лише для резервування кількох пристроїв із відносно невеликим енергоспоживанням, ви можете підтримувати їхню роботу протягом більш тривалого часу.
Наприклад, акумулятори для сонячних систем потужністю 5 кВт і ємністю 10 кВт год можуть живити навантаження потужністю 4,8 кВт змінного струму тільки протягом двох годин (4,8 * 2 години = 9,6 кВт год).
Однак той самий прилад міг би підтримувати 20 лампочок протягом двох днів (0,012 кВт * 20 лампочок * 42 години = 10 кВт · год).
Номінальна потужність (ват) – показник того, скільки електроприймачів може живити АКБ одночасно. Визначається за виразом: W = A · V.
