Інвестування в сонячну енергетичну систему — це розумне рішення для домовласників. Сучасні сонячні панелі та фотоелектричні системи легко встановлювати, обслуговувати та використовувати. Вони забезпечують тривалу продуктивність та економію енергії. Щоб отримати максимальну користь від вашої сонячної системи, важливо з самого початку визначити те які задачі буде вирішувати сонячна електростанція, а потім вже правильно визначити її параметри, зокрема сонячних панелей, акумуляторів, інверторів тощо. У цій статті ми поділимося порадами щодо оцінки необхідних параметрів системи та вибору найкращих акумуляторів і інверторів для максимальної ефективності вашої сонячної установки.
Чому правильні параметри сонячної системи та її компонентів такі важливі?
Правильне визначення параметрів сонячних панелей, акумуляторів та інверторів допомагає побудувати систему, яка працює ефективніше. Усі ці компоненти взаємодіють між собою, і сонячна система буде працювати з максимальною ефективністю лише тоді, коли всі частини сумісні. Тому визначення правильних параметрів компонентів системи відповідно до ваших енергетичних потреб є одним із найважливіших кроків у створенні енергосистеми з інвертором.
Як розрахувати параметри панелей, акумуляторів та інвертора?
Зазвичай процес розрахунку параметрів сонячної системи включає такі етапи:
Крок 1. Визначення характеристик сонячних панелей на основі споживання енергії
Рівень енергоспоживання у вашому домі визначає параметри масиву сонячних панелей. Розділивши щоденне енергоспоживання (у кВт*год) на середнє значення сонячної інсоляції у вашому регіоні, ви отримаєте необхідні характеристики сонячних панелей (потужність у кВт). При виборі сонячних панелей важливо звертати увагу на умови їх монтажу – якщо панелі треба буде встановлювати на похилий дах будинку який має багато ломаних ліній і скосів – тоді краще використовувати панелі меншого розміру – вони не тільки зручніші в установці через меншу вагу, вони також дозволяють максимально ефективно використовувати доступні площі на даху. Якщо планується встановлювати сонячне поле на землі, тоді найоптимальніше буде використовувати сонячні панелі максимального розміру – метою отримання найвиших результатів генерації електроенергії.
Крок 2. Вибір інвертора відповідно до потужності системи сонячних панелей
Параметри інвертора мають відповідати потужності сонячних панелей. Інвертори найефективніше працюють при повному навантаженні, тому їх характеристики повинні бути близьким до потужності вашого масиву сонячних панелей. Крім того, під час вибору інвертора слід враховувати такі опції, як кількість фаз живлення (одно-фазна чи трифазна електромережа), схема розподілу навантаження по фазам (у випадку трифазної електромережі), системи захисту, напругу та силу струму на вході від сонячного поля, наявність вбудованого байпасу, кількість MPPT-трекерів тощо. Також на вибір інвертора великий вплив має запланований тип з’єднання сонячних панелей між собою. Якщо сонячні панелі будуть з’єднуватись послідовно – тоді треба щоб MPPT-трекер інвертора вмів працювати в широкому діапазаоні напруг. Якщо передбачається паралельне з’єднання соянячних панелей між собою – тоді треба звернути увагу, щоб MPPT-трекер інвертора міг працювати з відповідною силою струму яку буде ненерувати поле сонячних панелей. Також при виборі інвертора обовязково треба звернути увагу на тип акумулаторних батарей з якими цей інвертор може працювати (свинцево-кислотні; гелеві; літій-залізо-фосфатні батареї). І останнє – з якими номінальними напругами акумуляторних батарей може працювати сонячний інвертор (12В, 24В, 48В чи більше). В залежності від цілей використання сонячної станції, відповідно існують різні типи інверторів за схемою їх роботи. Якщо стоїть задача побудувати автономну електромережу орієнтовану на власне виробництво, зберігання та споживання електроненергії, без використання традиційних постачальників у вигляді Обленерго – в такому випадку використовують так звані Off-Grid інвертори. Це нівертори на базі яких можна побудувати повністю автономну електросистему для приватного будинку, офісу чи навіть квартири. Далі йдуть On-Grid інвертори – ці інвертор орієнтовані на передачу у споживання чи зовнішню мережу Обленерго всього обсягу згенерованого станцією потужності. В основному такі типи інверторів обирають у випадку приватних господарств – для продажу всього обсягу виробленої електроенергії за “зеленим тарифом”. Третій тип нверторів – так звані гібридні інвертори. Такі інвертори дозволяють широке коло налаштувань і зберігання виробленої електроенергії в акумуляторних батареях, частковий чи повний відбір потужності з мереж Обленерго, коли бракне власної генерації. Також гібридні інвертори дозволяють направляти всю чи якусь частину виробленої електроенергії в мережі Обленерго, за “зеленим тарифон”.
Крок 3. Розрахунок ємності, напруги та типу акумуляторних батарей на основі особливостей споживанння електроенергії та необхідного часу автономності
Параметри вибору акумулятора залежать від таких речей як тип навантаження: наприклад – лінійне, як у випадку з котлами опалення, або нелінійне навантаження – за необхідності живлення від акумуляторних батарей через інвертор таких пристроїв як холодильник, кондиціонер та інші прилади які мають електродвигун, а отже – високі пускові струми, глибина розряду батарей та інше.
Наприклад свинцево-кислотні акумуляторні батареї добре підходять для живлення невеликих стабільних навантажень протягом великого періоду часу. Такі акумулаторні батареї найчастіше використовують в системах з сонячними інверторами напругою 12 або 24 Вольт. Перевагами використання батарей з номінальною напругою 12 або 24 Вольт є невисока ціна системи, а також низький поріг початку заряджання батареї від поля сонячних панелей. Наприклад сонячне поле з панелями номінальною напругою 42,7 Вольт, з’єднаних паралельно, починає видавати потрібну для заряджання батарей з номінальною напругою 12 або 24 Вольта напругу на кілька годин раніше на початку дня і продовжує видавати потрібну напргуг на пару годин довше під кінець дня ніж аналогічна система розрахована на напругу 48 Вольт. Проте акумуляторні батареї з номінальною напругою 12 або 24 Вольт заряджаються протягом активного світлового дня (коли сонце максимально активне) значно довше по часу, ніж системи (сонячне поле+ інвертор+акумулаторна батарея) на 48 Вольт. Тобто низьковольтові системи передбачають великий час повільного розряджання і великий час повільного заряджання. Такий варіант має право на життя проте обмежений вузькими сферами ефективного застовування таких систем. До недоліків також можна віднести відносно невисокий ресурс свинцево-кислотних батарей, з точки зору ресурсу по циклам заряджання та розряджання – від 400 до 1000 циклів.
А якщо мова йде про інтенсивне використання доступної потужності та ємності батарей і необхідне швидке заряджання батарей тоді найкраще підійдуть літій-залізо-фосфатні (FePO4) батареї напругою 48 Вольт, які добре переностять глибокий розряд до 90% і спокійно витримують до 7000-8000 циклів заряджання та розряджання. Такі акумуляторні батареї досить швидко заряджаються протягом світлового дня, за умови вибору відповідного інвертора з якісним MPPT-контролером. Наприклад, поле з 10 сонячних панелей, потужністю 580 Ватт напругою 42,37 Вольт та струмом 13,69 Ампер – кожна, з’єднаних послідовно, дають напругу 42,37х10=423,7 Вольт, при цьому сила струму залишиться на рівні 13,69 Ампер. Загальна потужність сонячного поля складе 423,7х13,69=5800 Ватт/година (5,8 кВт/год) таке сонячне поле генерує потужність за наявності відповідного сонячного інвертора. За наявності правильно підібраного сонячного інверора, такої потужноісті вистачить щоб приблизно протягом 2 годин зарядити FePO4 батарею ємністю 100 А/г з номінальною напругою 48 Вольт, з урахуванням всіх можливих втрат на всласне споживання інвертора та інших факторів.
Щоб розрахувати ємність (в ампер-годинах), потрібно помножити щоденне енергоспоживання на кількість годин необхідної автономності, а потім розділити на напругу системи. Акумулятори, як основний компонент сонячної системи, повинні мати достатню ємність, щоб забезпечити живлення на потрібний період. Крім того, важливо враховувати енергетичну щільність, ефективність заряджання, профіль розрядки та термін служби акумуляторів.
Формули для розрахунку параметрів компонентів:
- Параметри сонячних панелей = Щоденне енергоспоживання (кВт*год) / Інсоляція у вашому регіоні
- Параметри інвертора = Потужність сонячних панелей, схема споживання виробленої електроенергії
- Параметри акумулятора = (Щоденне енергоспоживання × Кількість днів автономності) / Напруга системи
Ідеальне співвідношення параметрів панелей до інвертора
Ідеальне співвідношення потужності сонячних панелей до інвертора становить 1.3~1.5:1. Це забезпечує ефективну роботу системи та мінімізацію втрат. Наприклад, у системах із занадто великою кількістю панелей інвертор не зможе обробляти всю вироблену енергію, що призведе до втрат. При цьому невелике перевищення потужності панелей над потужністю інвертора позитивно впливає на продуктивність.
Інноваційні рішення від RSEnergy
RSEnergy пропонує сучасні гібридні інвертори та високовольтні акумулятори, здатні витримувати дисбаланс навантаження до 110% з ефективністю до 98.2%. Система забезпечує швидке перемикання (<10 мс) для резервного живлення в разі відключення електроенергії, а також інтеграцію з побутовими та зовнішніми приладами, створюючи повноцінне енергетичне рішення для вашого дому.
Висновок
Сонячна система для вашого дому — це економічно вигідне та екологічне рішення. Для досягнення найкращої ефективності важливо правильно розрахувати параметри системи. Якщо у вас виникли труднощі з розрахунками, звертайтеся до команди RSEneregy. Ми допоможемо визначити оптимальну конфігурацію системи, враховуючи умови вашого регіону. Надішліть запит на sales@rseneregy.com.ua або телефонуйте за номером +38 (095) 642-3408.