- Форум /
- Общие вопросы /
- Помогите чайнику с теорией! /
Стр.: 1
Надо войти или зарегистрироваться
|
Сообщений: 3
|
17 мая 2023 г.
#1
Добрый день всем участникам форума. Сразу скажу, что я еще ни разу не то что не пытался установить - даже не трогал оборудование, необходимое для солнечного дома (абсолютный чайник). Эту тему я начал недавно обозревать только по просьбе сделать КАЛЬКУЛЯТОР оборудования для солнечного дома.
Задача: имея некоторые входные параметры (которые я опишу чуть ниже), подобрать такие параметры полностью автономной солнечной системы, чтобы, в теории, выработка энергии была равна/превышала потребляемую энергию от обычной сети. То есть всю сеть нужно заменить солнечной энергией.
Пишу на форуме, потому что возникло очень много вопросов по большей части в плане правильного и адекватного подбора всех компонентов солнечной системы хотя бы потому что, сколько источников я бы не смотрел, в каждом из них одно другому противоречит. И я буду крайне благодарен всем, кто поможет разобраться в этой теме.
Вопросы я буду задавать по ходу своего рассказа, вопросов не мало :)
Итак, что я пытаюсь оптимизировать: в моей задаче требуется подобрать такие солнечные панели, аккумуляторы, контроллеры и инверторы (только автономные), чтобы покрыть ВСЮ потребляемую энергию за МИНИМАЛЬНОЕ количество денежных средств (задача минимизации).
В моей оптимизации меня НЕ ВОЛНУЕТ куда мы ставим солнечные панели, какие берем провода и так далее. На некоторые довольно сложные моменты теоретического расчета можно будет забить, главное требуется дать ответ: какие и сколько панелей, какие и сколько аккумуляторов, какие и сколько контроллеров и инверторов необходимо, и сколько в итоге выходит по чеку.
Начинаю рассказ. Для своего удобства рассказ будет в виде задачи.
!!!
Дано: мой дом ежедневно тратит 10кВт*ч энергии, находится он в Краснодаре, и имеет площадь крыши.... в принципе это неважно сейчас. Нужно подобрать оборудование, чтоб вырабатывать 10+кВт*ч солнечной энергии.
!!!
Первое, с чего я хочу начать подбор оборудования - с панелей.
Примерно такие характеристики я нашел для каждой батареи:
ФСМ-300М
Ном. мощность - 300Вт
Ном. напряжение - 12В
Напряжение холостой ход - 45.4
Напряжение на нагрузку - 37.2
Ток на нагрузку - 8.33А
КПД солнч. элемента - 18.2
КПД солнч. баратеи - 15.9
монокристалл
Диодов - 3
Размеры - 2м на 1м
...
1) И сразу же я столкнулся с первым вопросом: вот беру я эту панель. Номинальная мощность 300Вт. Так а сколько энергии она выдаст за час? Понятное дело, что не всегда 300Вт * 1ч... хотя бы потому что солнце не всегда будет светить под прямым углом. Ладно 1 час, а как найти за день сколько она выдаст?
Лично ехать в краснодар считать солнечные дни я разумеется не поеду, я использую формулу подсчета, учитывающую ИНСОЛЯЦИЮ местности - берем, например, месяц июнь для Краснодара (5.9кВт*ч/м2 за сутки):
Энергия в день с м2 = инсоляция * КПД = 5.9 * ???
2) Тут возник второй вопрос: чем КПД элемента отличается от КПД батареи и какой сюда подставлять??? (они указаны в характеритике панели) Ну подставим больший из имеющихся выше - 18.2:
Энергия в день с м2 = инсоляция * КПД = 5.9 * 18.2% = 1.07кВт*ч/м2 за сутки
Но у нас размер панели около 2м2, поэтому:
Энергия в день = 1.07кВт*ч/м2 за сутки * 2м#2 = 2.14кВт*ч
Если сравнивать с грубой оценкой, например, ну солнце светит часов 7-8, то:
Энергия в день = 300Вт * 8ч = 2.4кВт*ч... очевидно, использование инсоляции - более верное решение.
3) Вопрос про тип панелей: можно ли, исходя из имеющихся данных, обосновать выбор, сказать, что: вот тут нужны монокристаллические, а вот тут поликристаллические панели? Я смотрел онлайн магазины, обзоры - и я не нашел ни одного отличительного пункта, когда нужно взять моно, а когда поли. Да, все говорят, что поли чуть подешевле, что КПД там чуть поменьше =# размер их побольше. В моей оптимизации выбор типа пока происходит очень просто - это дешевле? - берем!
Вернемся к задаче:
По задаче необходимо обеспечить 10кВт*ч, значит:
N панелей = 10кВт*ч / 2.14кВт*ч = 4.6 - 5 панелей
Получили 5 панелей, но это самый благоприятный исход, если же мои формулы выше правильные, то не будет труда сделать все тоже самое для неблагоприятного сезона. Возьмем не 5, а 6 панелей.
Если подключать последовательно все, то в итоге будет:
(I ном = ном. мощность / ном. напряж = 300 / 12 = 25А)
25А и 12*6=72В
Если подключать параллельно все:
25*6=150А и 12В
Если 3 последовательно и потом параллельно:
50А и 36В
Если 2 последовательно и потом параллельно:
75А и 24В
4) Это я различно подключал одинаковые панели. Можно ли различно подключать панели с разными характеристиками? Например, эту панель и какую-нибудь с мощностью 200Вт и напряжением тем же 12В, или 450Вт с напряжением 24?
Панели вроде бы нашли, а теперь начинается самое интересное!
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Следующие подберем аккумуляторы.
Допустим из начальных 10кВт*ч энергии 4 тратится когда солнца мало: вечер, ночь, утро.
Значит аккумуляторами мы должны запастись минимум 4кВт*ч
5) Вопрос: какие характеристики аккумуляторов стоит учесть при их выборе? Из того, что я нашел - это номин. напряжение и емкость (А*ч). И, опять же, какой тип выбирать? и можно ли его вообще выбрать только на основании моих данных? ( я по сути учитываю только потребляемую энергию и знаю местоположение-инсоляцию). И влияют ли параметры системы панелей на аккумуляторы? или можно ставить любые, главное контроллер подобрать (про контроллер в конце)
Вернемся к задаче: имеем 4кВт*ч. Возьмем какой-нибудь DELTA Battery GEL 12-200 12В 200 А#ч
Энергия = 12 * 200 = 2.4кВт*ч. Нам надо 4, и, как пишут на многих форумах и сайтах, разряжать их до менее 50% не стоит.
Значит имеем 2.4 / 2 = 1.2кВт*ч
N аккумуляторов = 4 / 1.2 = ~4 аккумулятора.
6) опять же, какие аккумуляторы можно вместе соединять? понятно что 4 одинаковые можно как угодно:
последовательно:
200А и 48В
параллельно:
800А и 12В ( (7) - а так вообще безопасно соединять? )
так и так:
400А и 24В
Так, ну вроде даже аккумуляторы 4 штуки подобрали. Идем к инвертору.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Инвертор нужен только автономный, поэтому с типом хотя бы тут думать не надо)
8) Однако какие характеристики инвертора нужно учитывать?
Из того, что я нашел - это номинальная мощность - сколько устройств можно к нему подключить одновременно
... и все??? только мощность?
9) Влияет ли параметры емкости и напряжения аккумуляторов на выбор инвертора?
Например, у нас при последовательном соединении получается 48В. Значит и инвертор нужен 48? А как-то влияет на выбор инвертора число А*ч на аккумуляторах? Можно ли было взять конфигурацию 800А и 12В? А солнечные панели, их характеристики как-то влияют на инвертор?
Представим, что пик потребляемой энергии - это 2.5кВт*ч. Значит нужен инвертор номинальной мощностью 3кВт*ч и 48В.
10) А если пик у нас не 2.5кВт*ч, а 5.5кВт*ч.... можно ли покупать тогда два инвертора? если да, то как тогда их соединять с аккумуляторами? 2 аккумулятора с одним и два с другим? или я чушь несу?
У инвертора есть еще КПД, я так понимаю, если КПД = 90% и расходуется потребителями 2.5кВт*ч, то с аккумуляторов или бай-пассом возьмется 2.5кВт*ч / 0.9 = 2.78кВт*ч, верно?
Получается инвертор мы тоже выбрали, остается контроллер.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Существуют ШИМ и MPPT контроллеры. Первый гораздо дешевле, чем второй.
11) Какие ограничения существуют на выбор ШИМ контроллера и в каком случае стоит выбирать его?
Я нашел, что есть ограничения как со стороны панелей, так и со стороны аккумулятора.
Если аккумуляторы с напряжением 48В, значит и ШИМ-контроллер вроде как должен быть на 48В, 36 24 12 не может быть. Если же мы возьмем сборку 800А*ч и 12В то нужно 12В. Это единственное ограничение со стороны аккумуляторов??
Со стороны панелей я нашел есть максимальное напряжение солнечных панелей. То есть панели не обязательно должны быть 48, как в случае с аккумулятором. Где-то я видел контроллеры до 50В, до 80В и тд...
Помимо напряжения, существует максимальный ток панелей. У нас минимальный ток в панелях выше был 25А, значит минимальный ток нужен от 30А.
Также есть максимальная мощность панелей, но... это разве не то же самое что:
макс напряжение * макс ток?
В нашем случае подойдет ШИМ-контроллер, который удовлетворяет вышеперечисленным требованиям. Надеюсь, это все, что нужно учесть для ШИМ-контроллера.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
MPPT-контроллер - дороже.
12) Опять же вопрос про совместимость с аккумуляторами и панелями. По сути же все остается также? Ограничение по току, ограничение по мощности панелей, напряжению панелей, а работа 12/24/36/48 определяется аккумуляторами?
Стоп... а ток заряда это не к заряду аккумуляторов случайно... типа я читал что нужно тока 10% от емкости аккумулятора подавать чтобы он заряжался... я уже сам запутался...
13) Ну и наверно один из последних вопросов, есть какие-то признаки тут, чтоб выбрать ШИМ или MPPT? мне кажется MPPT выбирается в больших системах потому что судя по онлайн магазинам там тупо циферки больше, ШИМ по мощности в моем примере попробуй найти чтоб подходил.
14) И последний вопрос: если у нас очень большая система и никакой даже MPPT судя по цифрам не подходит, можно ли к нему взять второй ШИМ или MPPT контроллер? И как тогда надо будет подключать панели и аккумуляторы?
Получается и контроллер мы тоже выбрали.... ужас
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Если кто-то вообще до сюда дочитает, знайте вы уже герой :) Я же буду благодарен за любую помощь с ответами. Хорошего дня!
Задача: имея некоторые входные параметры (которые я опишу чуть ниже), подобрать такие параметры полностью автономной солнечной системы, чтобы, в теории, выработка энергии была равна/превышала потребляемую энергию от обычной сети. То есть всю сеть нужно заменить солнечной энергией.
Пишу на форуме, потому что возникло очень много вопросов по большей части в плане правильного и адекватного подбора всех компонентов солнечной системы хотя бы потому что, сколько источников я бы не смотрел, в каждом из них одно другому противоречит. И я буду крайне благодарен всем, кто поможет разобраться в этой теме.
Вопросы я буду задавать по ходу своего рассказа, вопросов не мало :)
Итак, что я пытаюсь оптимизировать: в моей задаче требуется подобрать такие солнечные панели, аккумуляторы, контроллеры и инверторы (только автономные), чтобы покрыть ВСЮ потребляемую энергию за МИНИМАЛЬНОЕ количество денежных средств (задача минимизации).
В моей оптимизации меня НЕ ВОЛНУЕТ куда мы ставим солнечные панели, какие берем провода и так далее. На некоторые довольно сложные моменты теоретического расчета можно будет забить, главное требуется дать ответ: какие и сколько панелей, какие и сколько аккумуляторов, какие и сколько контроллеров и инверторов необходимо, и сколько в итоге выходит по чеку.
Начинаю рассказ. Для своего удобства рассказ будет в виде задачи.
!!!
Дано: мой дом ежедневно тратит 10кВт*ч энергии, находится он в Краснодаре, и имеет площадь крыши.... в принципе это неважно сейчас. Нужно подобрать оборудование, чтоб вырабатывать 10+кВт*ч солнечной энергии.
!!!
Первое, с чего я хочу начать подбор оборудования - с панелей.
Примерно такие характеристики я нашел для каждой батареи:
ФСМ-300М
Ном. мощность - 300Вт
Ном. напряжение - 12В
Напряжение холостой ход - 45.4
Напряжение на нагрузку - 37.2
Ток на нагрузку - 8.33А
КПД солнч. элемента - 18.2
КПД солнч. баратеи - 15.9
монокристалл
Диодов - 3
Размеры - 2м на 1м
...
1) И сразу же я столкнулся с первым вопросом: вот беру я эту панель. Номинальная мощность 300Вт. Так а сколько энергии она выдаст за час? Понятное дело, что не всегда 300Вт * 1ч... хотя бы потому что солнце не всегда будет светить под прямым углом. Ладно 1 час, а как найти за день сколько она выдаст?
Лично ехать в краснодар считать солнечные дни я разумеется не поеду, я использую формулу подсчета, учитывающую ИНСОЛЯЦИЮ местности - берем, например, месяц июнь для Краснодара (5.9кВт*ч/м2 за сутки):
Энергия в день с м2 = инсоляция * КПД = 5.9 * ???
2) Тут возник второй вопрос: чем КПД элемента отличается от КПД батареи и какой сюда подставлять??? (они указаны в характеритике панели) Ну подставим больший из имеющихся выше - 18.2:
Энергия в день с м2 = инсоляция * КПД = 5.9 * 18.2% = 1.07кВт*ч/м2 за сутки
Но у нас размер панели около 2м2, поэтому:
Энергия в день = 1.07кВт*ч/м2 за сутки * 2м#2 = 2.14кВт*ч
Если сравнивать с грубой оценкой, например, ну солнце светит часов 7-8, то:
Энергия в день = 300Вт * 8ч = 2.4кВт*ч... очевидно, использование инсоляции - более верное решение.
3) Вопрос про тип панелей: можно ли, исходя из имеющихся данных, обосновать выбор, сказать, что: вот тут нужны монокристаллические, а вот тут поликристаллические панели? Я смотрел онлайн магазины, обзоры - и я не нашел ни одного отличительного пункта, когда нужно взять моно, а когда поли. Да, все говорят, что поли чуть подешевле, что КПД там чуть поменьше =# размер их побольше. В моей оптимизации выбор типа пока происходит очень просто - это дешевле? - берем!
Вернемся к задаче:
По задаче необходимо обеспечить 10кВт*ч, значит:
N панелей = 10кВт*ч / 2.14кВт*ч = 4.6 - 5 панелей
Получили 5 панелей, но это самый благоприятный исход, если же мои формулы выше правильные, то не будет труда сделать все тоже самое для неблагоприятного сезона. Возьмем не 5, а 6 панелей.
Если подключать последовательно все, то в итоге будет:
(I ном = ном. мощность / ном. напряж = 300 / 12 = 25А)
25А и 12*6=72В
Если подключать параллельно все:
25*6=150А и 12В
Если 3 последовательно и потом параллельно:
50А и 36В
Если 2 последовательно и потом параллельно:
75А и 24В
4) Это я различно подключал одинаковые панели. Можно ли различно подключать панели с разными характеристиками? Например, эту панель и какую-нибудь с мощностью 200Вт и напряжением тем же 12В, или 450Вт с напряжением 24?
Панели вроде бы нашли, а теперь начинается самое интересное!
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Следующие подберем аккумуляторы.
Допустим из начальных 10кВт*ч энергии 4 тратится когда солнца мало: вечер, ночь, утро.
Значит аккумуляторами мы должны запастись минимум 4кВт*ч
5) Вопрос: какие характеристики аккумуляторов стоит учесть при их выборе? Из того, что я нашел - это номин. напряжение и емкость (А*ч). И, опять же, какой тип выбирать? и можно ли его вообще выбрать только на основании моих данных? ( я по сути учитываю только потребляемую энергию и знаю местоположение-инсоляцию). И влияют ли параметры системы панелей на аккумуляторы? или можно ставить любые, главное контроллер подобрать (про контроллер в конце)
Вернемся к задаче: имеем 4кВт*ч. Возьмем какой-нибудь DELTA Battery GEL 12-200 12В 200 А#ч
Энергия = 12 * 200 = 2.4кВт*ч. Нам надо 4, и, как пишут на многих форумах и сайтах, разряжать их до менее 50% не стоит.
Значит имеем 2.4 / 2 = 1.2кВт*ч
N аккумуляторов = 4 / 1.2 = ~4 аккумулятора.
6) опять же, какие аккумуляторы можно вместе соединять? понятно что 4 одинаковые можно как угодно:
последовательно:
200А и 48В
параллельно:
800А и 12В ( (7) - а так вообще безопасно соединять? )
так и так:
400А и 24В
Так, ну вроде даже аккумуляторы 4 штуки подобрали. Идем к инвертору.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Инвертор нужен только автономный, поэтому с типом хотя бы тут думать не надо)
8) Однако какие характеристики инвертора нужно учитывать?
Из того, что я нашел - это номинальная мощность - сколько устройств можно к нему подключить одновременно
... и все??? только мощность?
9) Влияет ли параметры емкости и напряжения аккумуляторов на выбор инвертора?
Например, у нас при последовательном соединении получается 48В. Значит и инвертор нужен 48? А как-то влияет на выбор инвертора число А*ч на аккумуляторах? Можно ли было взять конфигурацию 800А и 12В? А солнечные панели, их характеристики как-то влияют на инвертор?
Представим, что пик потребляемой энергии - это 2.5кВт*ч. Значит нужен инвертор номинальной мощностью 3кВт*ч и 48В.
10) А если пик у нас не 2.5кВт*ч, а 5.5кВт*ч.... можно ли покупать тогда два инвертора? если да, то как тогда их соединять с аккумуляторами? 2 аккумулятора с одним и два с другим? или я чушь несу?
У инвертора есть еще КПД, я так понимаю, если КПД = 90% и расходуется потребителями 2.5кВт*ч, то с аккумуляторов или бай-пассом возьмется 2.5кВт*ч / 0.9 = 2.78кВт*ч, верно?
Получается инвертор мы тоже выбрали, остается контроллер.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Существуют ШИМ и MPPT контроллеры. Первый гораздо дешевле, чем второй.
11) Какие ограничения существуют на выбор ШИМ контроллера и в каком случае стоит выбирать его?
Я нашел, что есть ограничения как со стороны панелей, так и со стороны аккумулятора.
Если аккумуляторы с напряжением 48В, значит и ШИМ-контроллер вроде как должен быть на 48В, 36 24 12 не может быть. Если же мы возьмем сборку 800А*ч и 12В то нужно 12В. Это единственное ограничение со стороны аккумуляторов??
Со стороны панелей я нашел есть максимальное напряжение солнечных панелей. То есть панели не обязательно должны быть 48, как в случае с аккумулятором. Где-то я видел контроллеры до 50В, до 80В и тд...
Помимо напряжения, существует максимальный ток панелей. У нас минимальный ток в панелях выше был 25А, значит минимальный ток нужен от 30А.
Также есть максимальная мощность панелей, но... это разве не то же самое что:
макс напряжение * макс ток?
В нашем случае подойдет ШИМ-контроллер, который удовлетворяет вышеперечисленным требованиям. Надеюсь, это все, что нужно учесть для ШИМ-контроллера.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
MPPT-контроллер - дороже.
12) Опять же вопрос про совместимость с аккумуляторами и панелями. По сути же все остается также? Ограничение по току, ограничение по мощности панелей, напряжению панелей, а работа 12/24/36/48 определяется аккумуляторами?
Стоп... а ток заряда это не к заряду аккумуляторов случайно... типа я читал что нужно тока 10% от емкости аккумулятора подавать чтобы он заряжался... я уже сам запутался...
13) Ну и наверно один из последних вопросов, есть какие-то признаки тут, чтоб выбрать ШИМ или MPPT? мне кажется MPPT выбирается в больших системах потому что судя по онлайн магазинам там тупо циферки больше, ШИМ по мощности в моем примере попробуй найти чтоб подходил.
14) И последний вопрос: если у нас очень большая система и никакой даже MPPT судя по цифрам не подходит, можно ли к нему взять второй ШИМ или MPPT контроллер? И как тогда надо будет подключать панели и аккумуляторы?
Получается и контроллер мы тоже выбрали.... ужас
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Если кто-то вообще до сюда дочитает, знайте вы уже герой :) Я же буду благодарен за любую помощь с ответами. Хорошего дня!
18 мая 2023 г.
calculator, ну Вы просто повесть написали!))
Была у меня задумка сделать аналогичный калькулятор, но в итоге до реализации дело не дошло и сейчас (спустя несколько лет эксплуатации своей солнечной электростанции) я полагаю, что лучше таких калькуляторов не делать, чтобы не вводить людей в заблуждение.
Это 2 основные проблемы.
1. Инсоляция. Всем нужно электричество круглый год, а не в июне. А цифрам инсоляции в ноябре, декабре, как оказалось, доверять нельзя. Причем, проблема в том, что даже огромный запас СП Вам ничего не даст, если каждая из них будет выдавать 0,00 кВт*ч за зимние сутки и так подряд 2 недели, а то и больше (говорю это из личного опыта, а не из теории).
2. Отключить сеть. Не выйдет, если зимой Вам нужно электричество. Огромный массив АКБ не спасет, поскольку суммарная выработка энергии в ноябре и в декабре будет в 20-100 раз меньше, чем в июне (в зависимости от региона). То есть АКБ просто разрядятся и электричество кончится до весны)))
А так, в целом ход мыслей у Вас правильный (хотя есть и некоторые ошибки), но подумайте еще раз, нужны ли Вам ответы на Ваши вопросы, если задача в такой постановке бессмысленна.
И еще, некоторые ответы на свои вопросы Вы можете найте в разделе инфо.
Была у меня задумка сделать аналогичный калькулятор, но в итоге до реализации дело не дошло и сейчас (спустя несколько лет эксплуатации своей солнечной электростанции) я полагаю, что лучше таких калькуляторов не делать, чтобы не вводить людей в заблуждение.
calculator
всю сеть нужно заменить солнечной энергией.
calculator
ИНСОЛЯЦИЮ местности - берем, например, месяц июнь для Краснодара (5.9кВт*ч/м2 за сутки)
Это 2 основные проблемы.
1. Инсоляция. Всем нужно электричество круглый год, а не в июне. А цифрам инсоляции в ноябре, декабре, как оказалось, доверять нельзя. Причем, проблема в том, что даже огромный запас СП Вам ничего не даст, если каждая из них будет выдавать 0,00 кВт*ч за зимние сутки и так подряд 2 недели, а то и больше (говорю это из личного опыта, а не из теории).
2. Отключить сеть. Не выйдет, если зимой Вам нужно электричество. Огромный массив АКБ не спасет, поскольку суммарная выработка энергии в ноябре и в декабре будет в 20-100 раз меньше, чем в июне (в зависимости от региона). То есть АКБ просто разрядятся и электричество кончится до весны)))
А так, в целом ход мыслей у Вас правильный (хотя есть и некоторые ошибки), но подумайте еще раз, нужны ли Вам ответы на Ваши вопросы, если задача в такой постановке бессмысленна.
И еще, некоторые ответы на свои вопросы Вы можете найте в разделе инфо.