Как выбрать солнечную электростанцию: вопрос-ответ

Какой тип солнечной электростанции мне выбрать?

Выбор зависит от цели использования. Мобильные автономные станции – это комплект из аккумулятора, контроллера с выходом на 5В (USB) + 12В и солнечной панели. Если необходим выход на 220В, то в комплект добавляется инвертор. Такие станции хорошо использовать на кемпингах, в походах, на катерах и как максимально бюджетное решения для дачи в отсутствии электричества. Разворачивание такой станции занимает 5 минут.  Резервные электростанции с более мощными инверторами могут работать в полностью автономном режиме, а при наличии электросети выполняют роль ИБП. Решения на 3-5кВт с выходом на 220В пользуются спросом у владельцев дач и небольших домов с отсутствием центрального электроснабжения.  Гибридные солнечные электростанции – при полном отсутствии сети выполняют роль автономных источников питания от солнечной энергии, а при наличии электросети выполняют роль резервного источника питания, а также позволяют экономить на счетах за электричество за счёт приоритетного использования солнечной энергии (ЭКО-режим). Сетевые или grid tie СЭС – станции в составе которых только инвертор и солнечные панели. Такая станция "вливает" в вашу электросеть энергию от солнца, преобразуя постоянный ток панелей в переменный ток сети. Ориентированы на экономию на оплате счетов за электричество.

Какая должна  быть мощность инвертора?

Мощность инвертора определяется подключаемой нагрузкой. Выпишите в таблицу мощности всех подключаемых приборов и освещения. Отметьте те, которые могут работать одновременно. К сумме этих мощностей прибавьте 20-30% и мы получим требуемое значение для подбора модели инвертора.  Отдельно отметим приборы с высоким пусковым током (холодильники, кондиционеры, насосы) их пусковой ток должен укладываться в пиковую мощность инвертора с учетом остальной работающей нагрузки. Для упрощения расчетов предлагаем воспользоваться нашим калькулятором.

Как мне определить необходимую емкость аккумулятора(-ов) для мобильной солнечной станции?

Для начала необходимо посчитать какая будет средняя мощность нагрузки, а также необходимая длительность её поддержания.  Например, у нас планируется подключение 12В освещения – 4 лампочки по 6Вт в течение 7 ночных часов, один раз в день нужно зарядить два смартфона, посмотреть кино на ноутбуке. Считаем средний ток нагрузки и объем потребления:

• освещение 6Вт*4шт=24Вт/12В = 2А. 2А*7ч=14Ач.
• зарядка смартфонов. Емкость аккумулятора среднего смартфона 3200mAч, напряжение 3,8В. Итого для полного заряда нужно 12,1Вт*ч или 1Ач в переводе на 12В. Итого: 2Ач.
• ноутбук на 220В блок питания 25Вт. Ток нагрузки с учетом КПД инвертора 80% 50Вт/12В=4,166А/0,8=5,2А*2ч=10,4Ач.

Итого: 14+2+10,4=26,4Ач. Далее,  аккумулятор желательно разряжать не более, чем на 50% – это с одной стороны увеличивает его срок жизни (кол-во циклов), а с другой частично страхует, если днем будет мало солнца для заряда. Считаем емкость аккумулятора: 26,4/0,5=52,8Ач. Ближайшая стандартная емкость – 55Ач. Отдельная тема – холодильники на 12В. Среднее потребление 4-5А в час, за сутки это около 80-100Ач. В этом случае желательно иметь аккумуляторы суммарной емкостью около 200Ач.

А какая емкость аккумуляторов должна быть для более мощных солнечных электростанций?

Для этого нам необходимо рассчитать значение суммарного потребления  всех приборов и освещения в сутки, которое подключено к нашей СЭС. Для этого необходимо мощность каждого потребителя умножить на время его работы, сумма этих произведений нам даст потребление в сутки. Например:

• Освещение - 100Вт * 5 часов = 500Вт*ч
• Холодильник А+ – 50Вт*24часа =  1200Вт*ч
• ТВ - 100Вт * 4 часа = 400Вт*ч
• Микроволновка - 800Вт*0,5ч=400Вт*ч
• Ноутбук – 50Вт*4ч=200Вт*ч

Итого: 500+1200+400+400+200=2700Вт*ч. Это значение следует скорректировать на КПД инвертора - 80%: 2700/0,8=3 375Вт*ч. Переводим в аккумуляторную емкость – 3 375Вт*ч/12В = 281Ач. При этом расчете рекомендуемая минимальная совокупная емкость  400Ач (2 аккумулятора по 200Ач), рекомендуемая 600Ач (4 по 150Ач).

Какой мощности должны быть солнечные панели, чтобы зарядить аккумуляторы?

В среднем в летний период для МО следует рассчитывать на 5-ти часовое время солнечной активности, а это означает, что за это время мы должны полностью зарядить аккумуляторный банк. Если АКБ у нас разряжена на 50% мы должны обеспечить ток заряда 0,1С (10% от емкости), если полностью, то 0,2С. Например, для 55Ач это соответственно ток заряда 5А или 10А. Солнечная панель на 100Вт в при хорошей инсоляции с PWMконтроллером  даст нам около 5А, с MPPTоколо 7А. Т.е. этой панели будет достаточно, если аккумулятор разряжается частично. Если просаживается  больше, чем на 50%, а также если сделать поправку на пасмурные дни – рекомендуем удвоить количество панелей.  Таким образом, можно вывести простое правило - совокупная мощность панелей в ваттах должна быть минимум в два раза больше значения емкости аккумуляторов, а желательно превышать её в 3-4 раза.

Какой контроллер PWM(ШИМ) или MPPT лучше?

PWM контроллеры обычно используют в бюджетных небольших солнечных электростанциях. Принцип его работы заключается в отсечении излишнего напряжения, поступающего от солнечной панели и контроль степени заряда аккумулятора. Например, напряжение в точке максимальной мощности 100Вт панели на 12В составляет 18.1В, а ток заряда 5,5А. PWM контроллер уберет лишние 4В и установит напряжение заряда 14.1В и ток 5,5А (из 100Вт остается 77,6Вт). MPPT контроллер не отсекает, а преобразует лишние 4 вольта в повышение  тока заряда, т.е. на выходе мы увидим 14,1В и около 7А  (из 100Вт 98Вт пойдет на заряд). Однако для старта работы PWM контроллеру необходимо, чтобы напряжение на СП было хоть немного выше, чем на АКБ, а для MPPT нужно, чтобы напряжение с панелей было заметно выше, чем на АКБ. Таким образом, для малых станций с одним АКБ и панелью на 12В целесообразно использовать PWM, а для станций с несколькими панелями - MPPT.

В чем разница между поликристаллическими и монокристаллическими панелями?

С функциональной точки зрения поликристаллическая панель на 100Вт при одинаковой мощности с монокристаллом имеет большую площадь (0,683м.кв. и 0,648м.кв.), больший ток в точке максимальной мощности (5,52А и 5,18А), меньше напряжение(18,1В и 19,3В) и КПД(14,63% и 15,43), меньшую стоимость (4090р. и 4720р.).  Также считается, что монокристаллическая панель деградирует со временем меньше: потеря мощности за год 0,64% у поли- и 0,36% у монокристаллических в год. Таким образом, для мобильных солнечных электростанций, где, как правило, используются PWM контроллеры целесообразнее использовать поликристаллические панели, а в стационарных, рассчитанных на высоковольтные сборки и работу с MPPT контроллером – монокристаллические.

Закажите профессиональную консультацию