Como escolher painéis solares para casas particulares

A fórmula para calcular a potência elétrica de uma bateria solar

Há bastante informação na Internet sobre painéis solares, então prefiro focar em números específicos que permitem calcular a quantidade média de energia gerada por painéis solares. Obviamente, um fator importante a ser considerado ao instalar esses painéis é a quantidade de radiação solar que incide sobre eles. Por exemplo, você comprou painéis solares, que indicam uma potência de 250 watts. Isto significa que lhe dará 250W de energia solar com uma radiação de 1000W/m². Naturalmente, esse desempenho ideal só pode ser alcançado com céu claro e luz solar intensa. Para calcular a potência elétrica, você precisa usar a seguinte fórmula:

área da bateria * eficiência de conversão * radiação solar.

Por exemplo,

1,6 m² * 15% * 1000 W/m² = 240 W.

Cada maçarico elogia seu pântano

Embora 52% dos entrevistados apontem para uma crise de reprodutibilidade na ciência, menos de 31% consideram os dados publicados fundamentalmente errados e a maioria indicou que ainda confia no trabalho publicado.

Pergunta: Existe uma crise de reprodutibilidade?

Claro, não vale a pena culpar e linchar toda a ciência como tal apenas com base nessa pesquisa: metade dos entrevistados ainda eram cientistas ligados de uma forma ou de outra às disciplinas biológicas. Como observam os autores, em física e química, o nível de reprodutibilidade e confiança nos resultados obtidos é muito maior (veja o gráfico abaixo), mas ainda não 100%. Mas na medicina, as coisas são muito ruins em comparação com o resto.

Uma anedota me vem à mente:

Marcus Munafo, psicólogo biológico da Universidade de Bristol, Inglaterra, tem um interesse de longa data na reprodutibilidade de dados científicos. Relembrando os dias de sua juventude estudantil, ele diz:

Pergunta: Quantos trabalhos já publicados em seu setor são reproduzíveis?

Dados iniciais para cálculos

Agora considere como calcular os painéis solares? O principal valor necessário para os cálculos é o consumo total de energia para um determinado período. Se os painéis forem instalados em uma casa de campo eletrificada, o consumo de eletricidade poderá ser determinado pelo medidor. No entanto, se a fonte de alimentação for ligada pela primeira vez, é necessário fazer uma lista de todos os consumidores disponíveis com indicação da capacidade de cada um deles.

Por exemplo, uma geladeira consome 350 Wh. Ele consumirá cerca de 1 kWh por dia e cerca de 30 kWh por mês. Da mesma forma, você precisa calcular o consumo de energia da iluminação e de outros aparelhos.

Os valores resultantes são somados e o consumo diário total de energia é determinado primeiro. O resultado é então multiplicado pelo número de dias no mês para dar o valor preliminar. Por exemplo, o consumo de energia é de 100 kWh. Este valor será relativo, pois devem ser acrescidos outros 40% para perdas na bateria e durante a operação do inversor.

Assim, o consumo total de eletricidade por mês será de 140 kWh. Acontece 140:30:7 = 0,67 kW/h por dia. Portanto, são necessários painéis com potência mínima de 0,7 kW. No entanto, eles serão suficientes apenas com bom tempo no verão e parcialmente na primavera e no outono. Também é necessário levar em conta os dias nublados, que costumam ser observados nos meses de verão. A este respeito, é necessário aumentar o número de painéis pelo menos duas vezes, caso contrário, a eletricidade será intermitente.

O efeito máximo do sistema solar é obtido apenas sob a condição do trabalho coordenado de todas as partes e componentes constituintes. Antes de tudo, você precisa calcular corretamente as baterias com base nos dados iniciais, porque a eficiência de toda a usina dependerá desses cálculos.

O que fazer

Dos 1.500 entrevistados, mais de 1.000 falaram a favor de melhores estatísticas na coleta e processamento de dados, melhor supervisão por parte dos chefes e desenho mais rigoroso dos experimentos.

Pergunta: Que fatores ajudarão a melhorar a reprodutibilidade?

Respostas (de cima para baixo): – Melhor compreensão das estatísticas – Supervisão mais rigorosa – Melhor design de experimentos – Educação – Validação intralab – Melhorar habilidades práticas – Incentivo para revisão formal de dados – Validação interlaboratorial – Dedicar mais tempo ao gerenciamento de projetos – Elevar o padrões de revistas científicas – Alocar mais tempo para trabalhar com registros de laboratório

Conclusão e alguma experiência pessoal

Em segundo lugar, o artigo ignora (ou melhor, não considera) o papel das métricas científicas e dos periódicos científicos revisados ​​por pares na emergência e desenvolvimento do problema da irreprodutibilidade dos resultados da pesquisa. Na busca pela velocidade e frequência das publicações (leia, aumentando os índices de citação), a qualidade cai drasticamente e não sobra tempo para checar adicionalmente os resultados.

Como se costuma dizer, todos os personagens são fictícios, mas baseados em fatos reais. De alguma forma, um aluno teve a chance de revisar um artigo, porque nem todo professor tem tempo e energia para ler artigos cuidadosamente, então a opinião de 2-3-4 alunos e médicos é coletada, a partir da qual uma revisão é formada. Foi redigida uma revisão, que apontou a irreprodutibilidade dos resultados de acordo com o método descrito no artigo. Isso foi claramente demonstrado ao professor. Mas para não estragar as relações com os "colegas" - afinal, eles têm sucesso em tudo - a revisão foi "ajustada". E esses artigos foram publicados 2 ou 3 peças.

Acontece um círculo vicioso. O cientista encaminha o artigo ao editor da revista, onde indica revisores “desejáveis” e, principalmente, “indesejados”, ou seja, de fato, deixando apenas aqueles que estão positivamente dispostos à equipe de autores. Eles revisam o trabalho, mas não podem “cagar nos comentários” de maneira negra e tentar escolher o menor de dois males - aqui está uma lista de perguntas que precisam ser respondidas, e depois publicaremos o artigo.

PS: O artigo foi traduzido e escrito às pressas, sobre todos os erros e imprecisões notados, por favor escreva para o PM.

Cálculo do número de painéis solares

É feito de forma muito simples: a necessidade total de eletricidade é dividida pela potência do painel. A necessidade total pode ser determinada de duas maneiras:

1. Compor lista de todos os dispositivos elétricos
   , determine a duração aproximada do trabalho durante o mês, calcule quanta eletricidade cada um deles consome por mês (potência multiplicada pelo número de horas) e resuma todos os números obtidos.
2. Levantar Conta de luz
   e encontre a maior quantidade de kWh consumida em um mês. Por precaução, o valor resultante pode ser multiplicado por 1,5.

Suponha que em um mês 3-4 os habitantes da casa usem 300 kWh. Para se abastecer totalmente de energia elétrica, você precisa ter 300 * 12 / 284,16 = 12,66 painéis SolarWorld 2015. O valor final é arredondado, é claro. Portanto, você precisa comprar 13 painéis.

Em 1991, na Alemanha, na capital da Baviera, Munique, foi inaugurada a exposição INTERSOLAR EUROPE. Nesta exposição, os principais fabricantes de sistemas de energia solar apresentaram seus mais recentes desenvolvimentos.

Conforme concebido pelos organizadores desta exposição, Freiburg Wirtschaft Touristik und Messe GmbH & Co. KG - esta exposição internacional foi inteiramente dedicada ao uso de células solares fotovoltaicas em vários campos, bem como componentes de aquecimento solar

A exposição imediatamente atraiu a atenção de especialistas de vários países ao redor do mundo. Foi um grande sucesso, então os organizadores decidiram torná-lo tradicional e realizá-lo anualmente.

A exposição, que acontece em maio-junho, reúne os chefes das maiores empresas de manufatura, bem como empresas que utilizam vários tipos de produtos de energia solar, desenvolvedores, engenheiros e cientistas que trabalham neste campo.

Todo mundo quer se familiarizar com novas idéias, as mais recentes tecnologias no campo da aplicação de energia solar. Especialistas trocam experiências, apresentam seus últimos desenvolvimentos. Nas salas de exposição você pode ver carregadores em miniatura e os painéis solares mais poderosos, uma TV transparente movida a energia solar e uma casa solar, vários aparelhos, dispositivos, máquinas que funcionam exclusivamente com energia solar.

Esta exposição não se destina ao público em geral, mas exclusivamente a profissionais. Seminários e conferências para especialistas que trabalham nas áreas de energia fotovoltaica, sistemas de armazenamento de energia, tecnologias de aquecimento renovável são realizados em suas instalações. Pavilhões separados são alocados para a apresentação dos desenvolvimentos mais interessantes.

Nas duas últimas exposições, fabricantes chineses e sul-coreanos de módulos solares apresentaram seus produtos mais recentes - painéis com potência superior a 300 watts.

A segunda fórmula para calcular a potência de um painel solar

Existe outra fórmula que permite calcular a quantidade de energia gerada pelos painéis solares. Para fazer isso, você precisa saber o tamanho da sua bateria, bem como a quantidade de energia que ela produz e a quantidade média de tempo que ela ficou exposta à radiação solar. Digamos que você tenha um painel solar de 2 m² com potência de 185 watts. No inverno, recebe luz solar por no máximo 1-1,5 horas, no verão - 3-3,5 horas. Agora podemos calcular a eletricidade média gerada por essa bateria.

Inverno: 185 * 1,5 = 278 Wh. Verão: 185 * 3,5 = 648 Wh.

Prós e contras dos painéis solares

Sim, o uso de painéis solares pode parecer uma solução bastante racional quando você precisa se abastecer de eletricidade e calor:

1. Existem muitas empresas no mercado agora que estão prontas para fornecer baterias de qualidade.
2. Apesar do preço, os painéis fotovoltaicos podem se pagar em 2-3 anos.
3. Garantia de energia: 12 (mais de 90%) e 25 anos (mais de 80%).
4. Manutenção mínima.

Mas não se esqueça dos contras, que também têm um lugar para estar:

1. Baixa eficiência em dias nublados.
2. A necessidade de áreas bastante amplas para acomodar os painéis para que possam gerar energia suficiente.
3. Para armazenar energia, são necessárias baterias especiais.

Conclusão

Eu mesmo sempre quis mudar para fontes alternativas de energia e, com o advento dos painéis solares na Ucrânia, percebi que era hora de colocar meus planos em prática. O único problema que observo agora é uma pequena quantidade de radiação solar no inverno. Mas isso não me impede! Eu acho que ela pode ser tratada no final. Eu realmente acredito que os painéis solares podem fornecer a quantidade necessária de eletricidade para sustentar um modo de vida normal, o que significa que em um futuro próximo eles podem ser uma ótima maneira de gerar energia para uma pessoa comum.

13.02.2017

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Exemplo de cálculo

Dados iniciais (opcional):

• Uma TV com potência de Pa = 100 W funciona t = 5 horas por dia e 7 dias por semana.
• Dispositivos de iluminação com potência total de Pa = 1000 W, t = 6 horas por dia e 7 dias por semana.
• Iluminação do painel solar: T - 5,5 horas por dia (latitude de Moscou, verão).
• Eficiência do inversor - 0,9.
• Características de uma bateria: Ca - 225 A/h, Ua - 12 V.
• O nível de descarga da bateria é 0,7.

Com uma potência total dos dispositivos de 1100 W, o consumo médio diário de energia será Wn = 45.500 kWh por semana ou Wc = 6.500 kWh por dia. Para um cálculo preciso, é necessário levar em consideração a probabilidade de uso simultâneo de dispositivos, cargas de pico e reativas ou distribuição de carga durante o dia.

Com base na potência total do consumidor de 1,1 kW, selecionamos um inversor com potência de 2 kW (com perspectiva de crescimento e compensação para cargas não contabilizadas). Tensão de entrada do inversor Uinv - 24 V.

Carga de corrente diária total no inversor em A * h, levando em consideração a eficiência do inversor: Wc / eficiência * Uinv \u003d 6500 / 0,9 * 24 \u003d 297,91 A * h.

Este valor é importante para determinar o número de baterias, a corrente de carga e, em última análise, a confiabilidade do sistema.

No nosso caso:

• A carga atual é dobrada para fornecer uma fonte de alimentação de dois dias.
• Levamos em consideração a profundidade permitida de descarga da bateria 0,7.
• Obtemos a carga atual total - 297,91 * 2 * 0,7 \u003d 851,19 A * h.

Levando em consideração as características de uma bateria Ca = 225 Ah, obtemos o número de blocos de bateria para uma tensão de 24 V (tensão do inversor) 851,19/225 = 3,78. Arredonde para 4. Para obter Ua (12 V) para uma bateria, conectamos duas baterias em série em um bloco. No total, são obtidos 4 blocos conectados em paralelo, constituídos por duas baterias cada. São 8 baterias no total.

Além da carga do consumidor, é necessário adicionar uma carga que leve em consideração a recarga das baterias. É 10% da potência total do módulo de bateria (8*225*12) = 21600 Wh*10% = 216 Wh. O consumo médio diário total será - 6500 + 216 = 6716 Wh.

Para fornecer energia ao sistema, a bateria solar deve gerar a demanda média diária de eletricidade (6716 Wh) durante o tempo de iluminação (T = 5,5 horas). Portanto, um bloco de módulos solares (com tensão de saída de 24 V e potência de 200 W cada) deve ser composto por 6 módulos (6716 / 5,5 * 200 = 6,10).

Profundidade de latitude e longitude do problema

Imagine que você é um cientista. Você encontra um artigo interessante, mas os resultados/experimentos não podem ser replicados em um laboratório. É lógico escrever sobre isso para os autores do artigo original, pedir conselhos e fazer perguntas esclarecedoras. Segundo a pesquisa, menos de 20% já o fizeram em sua carreira científica!

Os autores do estudo observam que talvez esses contatos e conversas sejam muito difíceis para os próprios cientistas, porque revelam sua incompetência e inconsistência em determinadas questões ou revelam muitos detalhes do projeto atual.

Além disso, uma minoria absoluta de cientistas tentou publicar refutações de resultados irreprodutíveis, enquanto encontrava oposição de editores e revisores que exigiam que a comparação com o estudo original fosse minimizada. É de admirar que a chance de relatar resultados científicos não reproduzíveis seja de cerca de 50%.

Primeira pergunta: Você tentou reproduzir os resultados do experimento?

Segunda pergunta: Você tentou publicar sua tentativa de reproduzir os resultados?

Talvez valha a pena então dentro do laboratório pelo menos fazer um teste de reprodutibilidade? O mais triste é que um terço dos entrevistados NUNCA pensou em criar métodos para verificar a reprodutibilidade dos dados. Apenas 40% indicaram que utilizam regularmente tais técnicas.

Pergunta: Você já desenvolveu técnicas/processos tecnológicos especiais para melhorar a reprodutibilidade dos resultados?

Em outro exemplo, uma bioquímica do Reino Unido, que não quis ser identificada, diz que tentar replicar o trabalho para seu projeto de laboratório simplesmente dobra o tempo e o dinheiro, sem acrescentar ou acrescentar nada de novo ao trabalho. Verificações adicionais são realizadas apenas para projetos inovadores e resultados incomuns.

E, claro, as antigas perguntas russas que começaram a torturar colegas estrangeiros: quem é o culpado e o que fazer?

Determinação de perdas de eletricidade no sistema doméstico

O valor dessas perdas é levado em consideração pelo Kpot. Essas perdas podem ser:

1. Fios. O valor é de 1%.
2. . Variam de 3 a 7%.
3. Diodos de derivação (0,5%).
4. A própria bateria em radiação solar muito baixa (1-3%).

Além disso perdas de energia podem ocorrer devido ao forte aquecimento do módulo
(faz 4-8%) e devido à presença de sujidade nos painéis solares ou ao seu escurecimento (1-3%).

Um sistema elétrico autônomo para uma residência é considerado ideal se as perdas totais não excederem 15%. Então o período de retorno é reduzido e as baterias acumulam mais corrente. KpotGenericName
é 0,85. No entanto, equipamentos de baixa qualidade ou uma escolha analfabeta de componentes podem levar a perdas de 30%. KpotGenericName
já será 0,7.

Bateria solar LG 315 N1C-G4 NeON2

Já do próprio nome deste módulo solar da empresa sul-coreana LG, segue-se que a potência declarada deste módulo é de 315 watts.

É muito importante para a LG entrar no mercado de fontes alternativas de energia não apenas como um dos fabricantes, mas como um dos principais fabricantes de sistemas fotovoltaicos.

Portanto, a garantia da qualidade do produto é uma das principais prioridades da empresa. Os painéis solares são projetados e fabricados utilizando os mais avançados processos tecnológicos.

E os fotoconversores que compõem esta bateria solar são feitos com a mais alta qualidade e eficiência.

As células são feitas com base em silício monocristalino usando uma tecnologia bilateral especial. Devido às suas qualidades, essas células são capazes de transmitir a luz solar, que, refletida a partir de um revestimento especial na parte traseira da célula, contribui para um aumento na geração de corrente elétrica. Ou seja, cada célula pode gerar corrente elétrica em ambos os lados, aumentando assim a potência do módulo.

Módulo LG 315 N1C-G4 NeON2. Parte frontal

Antes de montar o módulo, cada placa passa pelo mais criterioso controle para o estrito cumprimento das dimensões (precisão ao micrômetro) e detecção de possíveis danos mecânicos. Após a verificação, as células selecionadas passam para a próxima etapa de preparação. Para minimizar a reflexão da luz solar, as células passam por uma etapa de condicionamento úmido alcalino. As células na parte frontal são laminadas com um revestimento de três camadas de EVA (etileno vinil acetato) e uma película refletiva especial na parte traseira.

Módulo LG 315 N1C-G4 NeON2. Parte traseira

O módulo montado é então encapsulado para proteger as células da penetração de umidade e, em seguida, coberto com vidro antirreflexo de 3 mm à prova de choque. A armação do módulo é feita de perfil de alumínio anodizado. Na parte traseira, está instalada uma caixa de junção multifuncional com diodos de bypass.

Caixa de junção multifuncional

Graças a esta tecnologia de fabricação, os módulos LG NeON 2 possuem uma cor preta característica, o que os torna atraentes do ponto de vista estético.

Potência nominal 315 watts.
Eficiência 19,2%
tipo N
Dimensões (CxLxT) 1640x1000x40 mm
Peso 17,0 ± 0,5 kg
Tipo de conectores MS-4
Classe de proteção IP67
O custo do módulo é de 30.000 rublos

Cálculo de painéis solares

A potência necessária dos painéis solares é calculada de acordo com o clima na área e a intensidade da radiação em diferentes épocas do ano. De grande importância nos cálculos são os ângulos de inclinação horizontal e vertical. Este indicador é especialmente importante se o sistema solar for operado durante todo o ano. A localização do equipamento também dependerá disso. Se o ângulo de inclinação não precisar de ajuste, os painéis podem ser colocados diretamente no telhado do edifício.

O evento mais responsável é o cálculo dos painéis solares, o número de módulos e sua eficiência. Os dados são retirados do melhor e do pior mês em termos de eficiência energética. Para cálculos de insolação padrão, é selecionada uma área de 1 m2 e, para determinar a potência nominal, é necessária uma temperatura de 25 ° C, com fluxo luminoso padrão de 1 kW / m2.

A determinação do desempenho da bateria solar durante o mês é realizada de acordo com a seguinte fórmula: Esb = Eins x Psb x η / Rins. Suas variáveis ​​correspondem aos seguintes indicadores:

• Esb é a quantidade de energia gerada pela bateria.
• Eins é o resultado de insolação mensal de 1 m2.
• η - o valor da eficiência global na transferência de corrente através dos condutores.
• Psb - potência nominal do painel solar.
• Rins - o maior poder de insolação de 1 m2 da superfície da Terra.

Ao calcular, é necessário usar unidades iguais para todos os indicadores. Como regra, isso é joules ou quilowatt-hora. Ao calcular a insolação mensal, você pode determinar facilmente a potência nominal do painel solar necessária para gerar a quantidade mensal de eletricidade: Psb = Rins x Esb / (Eins x η).

Deve-se notar que a tensão de saída do painel solar será 15-40% maior que a tensão da bateria. Ao usar controladores baratos, essa diferença invariavelmente é desperdiçada. Modelos modernos mais caros podem reduzir esse número para 2-5%.

A radiação solar tem diferentes indicadores de potência, dependendo da época do ano e de um determinado mês. A potência nominal do próprio painel permanece inalterada, por isso a escolha correta do local de instalação é de grande importância. Usando as fórmulas acima, apenas um número aproximado de módulos pode ser determinado. Para obter um valor preciso com a margem necessária, é tomado o dobro do número de painéis, ajustado para o período noturno, dias nublados, nevascas e outros fatores que reduzem a eficiência do sistema.

A potência dos painéis solares para uma casa particular e seu desempenho dependem em grande parte da escolha correta da bateria e do inversor.

Variedades de painéis solares. O que procurar ao calcular os parâmetros operacionais da experiência do usuário de uma usina de energia solar.

Os painéis solares raramente são considerados como a única fonte de eletricidade, no entanto, há uma conveniência na sua instalação. Assim, em clima sem nuvens, um sistema autônomo devidamente calculado será capaz de fornecer eletricidade a aparelhos elétricos conectados a ele quase 24 horas por dia. No entanto, painéis solares, baterias e dispositivos auxiliares bem embalados, mesmo em um dia nublado de inverno, reduzirão significativamente o custo do pagamento da eletricidade pelo medidor.

A correta organização de sistemas autônomos de fornecimento de energia baseados em painéis solares é toda uma ciência, mas com base na experiência dos usuários do nosso portal, podemos considerar os princípios gerais para sua criação.

Características dos indicadores usados ​​na fórmula

A quantidade de energia solar que cai no telhado e nas paredes de uma casa em uma determinada região pode ser medida por diferentes períodos de tempo. Meteorologistas (são eles que medem este indicador) calcular a radiação solar anual, mensal e diária por 1 km2. m.
Se este indicador for anual, então sua unidade de medida é kWh / (m² * ano). Em vez da palavra "ano" pode haver as palavras "mês" e "dia". Por exemplo, um indicador de 5 kWh / (m² * dia) significa que em 1 dia 5 kW de energia solar cai em 1 metro quadrado.

Qualquer indicador pode ser substituído na fórmula acima. Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que, se a energia solar anual for substituída, o resultado do cálculo será a quantidade de eletricidade que o painel produz em 1 ano. Da mesma forma com indicadores de outros períodos de tempo. É mais conveniente calcular a produção mensal de energia elétrica. Isso ocorre porque a intensidade da iluminação é diferente a cada mês, e para gerar, por exemplo, 10 kW de energia elétrica, é preciso usar e também conectar o número adequado de baterias.

Embora a expressão inclua 2 compassos, deve ser tratada como uma. Isso porque mostra desempenho do painel
. Seria mais correto usar a expressão ,
onde S é a área das placas fotossensíveis em metros quadrados. m. Permite determinar a eficiência dos painéis solares, ou melhor, qual parte do mundo pode girar 1 quadrado. painel do medidor em energia elétrica.

Por exemplo, existe um painel monocristalino alemão SolarWorld 2015. Tem uma área de 1.995 metros quadrados. medidor e potência de 320 watts. Sua eficiência é 320 / (1.000 * 1,995) * 100 = 16,04%. Claro que, para usar na fórmula, a expressão não precisa ser multiplicada por 100. Ele deve usar o número 0,1604.

No entanto, a segunda expressão não é usada porque o resultado é potência 1 m² medidores de painel
. Como você sabe, a bateria raramente tem essa área. Esse número é muito maior. Por exemplo, o produto acima tem uma área de 1.995 m². Com isso, o resultado final calculado pela fórmula precisaria ser multiplicado pela área. Acontece que haveria S no numerador e denominador da expressão, e se S for dividido por S, 1 sairá.

Ko é retirado de uma tabela especial, na qual um certo coeficiente corresponde a um valor diferente do ângulo de inclinação e do ângulo de desvio da direção sul. Os fabricantes podem fornecer essa tabela. Eles também podem sempre dar conselhos úteis, alguns dos quais podem estar relacionados à escolha das baterias.