Как самостоятельно сделать расчёт, комплектацию и построить свою собственную солнечную электростанцию

Сегодня речь пойдет о том, как произвести необходимые расчеты и подобрать основное оборудование солнечной, солнечно-ветровой и ветровой электростанции.

Правильной рекомендацией было бы обратиться к профессионалам, но, во-первых, не у всех есть такая возможность или желание, к тому же «профессионалы» могут вызывать сомнения и преследовать свои цели. Поэтому, если вы не окончательно забыли школьный курс физики и имеете элементарные навыки в электротехнике, было бы очень полезно разобраться во всем самостоятельно. К тому же, чем больше вы знаете, тем сложнее будет вас обмануть.

Рассчитываем энергопотребление

Сперва нужно определиться, что это будет за система, и как она будет работать? Давайте рассмотрим довольно простую и очень распространенную проблему электрификации летней дачи.

Сначала оценим наше энергопотребление, то есть количество электроэнергии, в кВт*часах, которое дача потребляет в сутки. Это несложно сделать, зная мощность используемых электроприборов и режим их работы. Для удобства мы воспользуемся готовым онлайн-калькулятором потребителей.

Для комфортного проживания на летней даче нужны:

• холодильник,
• освещение,
• телевизор.

Суточное потребление этих приборов составит около что-то  1500Вт*часов  (с учётом небольшого запаса).

Подбираем комплектующие

Теперь самое главное — подберем солнечные батареи. Подобрать массив солнечных панелей на суточное потребление 1,5кВт можно всё в том же онлайн калькуляторе. Получится что-то около 400 Ватт солнечных панелей. Это могут быть 4 панели по 100 Ватт или 2 солнечные батареи по 200 Ватт. Второй вариант интереснее и дешевле.

Подберем аккумуляторную батарею, но сначала определимся с её напряжением. В такой небольшой электростанции лучше все  иметь 12В, это просто удобнее. В системах большего размера применяются аккумуляторные массивы на 24, 48 и более Вольт. Полная полезная ёмкость аккумулятора должна иметь запас на 1,5-2 суток автономной работы, в случае облачной погоды. Рассчитать полезную ёмкость легко, это произведение напряжения и ёмкости в Ач за минусом предельной глубины разряда ( для свинцово-кислотных аккумуляторов это 25%). То есть для аккумулятора с параметрами 12В 200А это (12Вх200Ач) – 25% = 1800 Ватт*часов полезной энергии или 1,5 суток (1800Ватт*часов/1500Ватт*часов) автономной работы при суточном потреблении 1500Ватт*часов.

Очень важно! Проверим максимальный зарядный ток, который будет поступать от нашего массива на аккумулятор, для этого мощность солнечного массива 400Вт разделим на напряжение системы 12В, получаем 33А. В идеале, свинцово-кислотный аккумулятор должен заряжаться током 0,1С, в нашем случае это 20А, немного меньше, чем 33А, но мы не будем по этому поводу сильно беспокоиться, так как максимальный ток заряда для гелевой батареи 200Ач составляет 40А. К тому же, учитывая погоду потери и, собственное потребление, зарядный ток 33А мы будем видеть не часто.

Выбираем контроллер заряда аккумулятора. Так как максимальный зарядный ток нам известен 33А, осталось только взять контроллер требуемого (но не меньшего) номинала. Нам подойдёт модель на 40Ампер, технология MPPT. Почему не ШИМ? Ответ прост ШИМ технология основана на принципе одинакового напряжения на массиве солнечных панелей и аккумуляторе. Заряд аккумулятора будет производиться лишь в том случае, когда напряжение на солнечной панели будет выше напряжения на АКБ, то есть только в солнечную погоду. О принципе работы MPPT контроллера написано уже много. Важным преимуществом является разница напряжений (на солнечном массиве до 100 — 150В) и поиск точки максимальной мощности. Подробнее принципа работы описан здесь.

Смотрите также наше видео о том, как рассчитать солнечную электростанцию самостоятельно:

Резюмируя, для расчёта системы мы выполнили следующие действия:

• Определили задачу, рассчитали суточное потребление объекта в кВт*ч;
• Подобрали массив фотоэлектрических модулей, удовлетворяющий потреблению;
• Выбрали аккумулятор, ёмкость которого обеспечит автономную работу системы в течение 1,5-2 суток;
• Рассчитали максимальный ток заряда, что бы убедиться, что аккумулятор не будет подвергаться перезаряду и заряду большим током. Подобрали контроллер заряда, требуемого номинала.

Приблизительная схема соединения солнечной электростанции

Так как в системе планируется холодильник, то осталось выбрать преобразователь (инвертор). Основными требованиями к нему будут:

1. Чистый синус (так как планируется работа с холодильником);
2. Пиковая мощность не менее 1500 Ватт (так как холодильник имеет «высокие пики»).

Идеальным решением будет «чистосинусоидное» устройство номинальной мощностью 1000-1500Ватт и пиковой —  не менее 2000Ватт.

Как вы могли легко убедиться, в расчете солнечной электростанции в основном нет ничего сложного, тем не менее, мы коснулись только общих принципов и не углублялись в особенности работы конкретного оборудования.