Розрахунок сонячної електростанції для будинку

Домашню СЕС не можна обирати лише за площею даху або потужністю панелей. Для коректного розрахунку потрібно знати реальне споживання будинку, максимальне одночасне навантаження, доступну площу для монтажу та завдання системи: економія електроенергії, резервне живлення під час відключень чи автономна робота. Для України також важливо враховувати різницю між літньою та зимовою генерацією.

Які дані потрібні для розрахунку СЕС?

Перше джерело даних — рахунки за електроенергію за останні 12 місяців. За ними визначають річне та середньомісячне споживання. Якщо будинок новий, навантаження розраховують за переліком обладнання.

Для проєкту знадобляться:

споживання електроенергії в кВт·год за місяць і рік;
максимальна потужність приладів, що працюють одночасно;
перелік критичних навантажень у разі відключення мережі;
площа, кут нахилу та орієнтація даху;
наявність затінення;
бажаний час автономної роботи.

Потрібно враховувати й майбутні навантаження. Електрокотел, тепловий насос, кондиціонери або заряджання електромобіля можуть суттєво збільшити річне споживання.

Як розрахувати потужність сонячної електростанції?

Для попереднього розрахунку використовують річний баланс. В Україні 1 кВт встановленої потужності сонячних модулів здатен виробити приблизно 950–1300 кВт·год на рік залежно від регіону, орієнтації, кута монтажу та втрат.

Базова формула:

Потужність СЕС = річне споживання / річна генерація 1 кВт СЕС.

Якщо будинок споживає 6000 кВт·год на рік, а розрахункова генерація становить 1100 кВт·год на 1 кВт потужності:

6000 / 1100 = 5,45 кВт.

Якщо розрахункова річна генерація вже враховує системні втрати, додатково закладати їх не потрібно. Невеликий запас можна передбачити лише з урахуванням можливого зростання споживання. Для такого будинку підійде сонячний масив приблизно на 6 кВт.

Розрахунок кількості сонячних панелей

Кількість модулів залежить від потужності однієї панелі:

Кількість панелей = потужність СЕС / потужність одного модуля.

Для станції 6 кВт із панелями по 450 Вт:

6000 / 450 = 13,3.

Отже, знадобиться 14 модулів загальною потужністю 6,3 кВт. Якщо одна панель займає близько 2 м², потрібно орієнтовно 28 м² вільної площі без постійного затінення.

Як підібрати інвертор та акумуляторні батареї

Інвертор підбирають з урахуванням сонячного масиву та максимального навантаження будинку. Якщо одночасно можуть працювати прилади загальною потужністю 4,5 кВт, пристрій має витримувати це навантаження та короткочасні пускові струми. Для масиву 6–6,3 кВт часто використовують інвертор близько 5–6 кВт, але точне значення залежить від схеми підключення.

Ємність акумулятора розраховують за критичними навантаженнями:

Ємність АКБ = середнє резервне навантаження × час автономної роботи / ККД / допустима глибина розряду.

Якщо резервне навантаження становить 0,6 кВт і має працювати 8 годин, знадобиться 4,8 кВт·год енергії. З урахуванням ККД інвертора, допустимої глибини розряду акумулятора та невеликого експлуатаційного запасу варто орієнтуватися приблизно на 6–7 кВт·год номінальної ємності АКБ.

Урахування споживання електроенергії та сезонності

Середньорічна генерація не показує зимову виробітку. Влітку станція може виробляти надлишок, а в грудні та січні — у кілька разів менше. Тому СЕС для економії та систему для зимової автономності розраховують по-різному.

Для мережевої або гібридної станції основний орієнтир — річний баланс. Для резервного живлення важливішими є добове споживання критичних приладів та необхідний час їхньої роботи. Значно збільшувати масив лише заради зимових місяців часто економічно недоцільно.

Приклад розрахунку сонячної електростанції для будинку

Вихідні дані: річне споживання — 6000 кВт·год, максимальне навантаження — 4,5 кВт, середнє резервне навантаження — 0,6 кВт. Необхідна автономність — близько 8 годин.

Попередня конфігурація:

сонячний масив — 6,3 кВт;
14 панелей по 450 Вт;
гібридний інвертор — 5–6 кВт;
акумулятор — близько 6–7 кВт·год номінальної ємності;
площа даху — приблизно 28–30 м².

Така система орієнтована на компенсацію значної частини річного споживання та резервування основних навантажень. У разі електричного опалення або потреби в тривалій автономній роботі параметри системи збільшують.

Окупність та ефективність домашньої СЕС

Економіку СЕС оцінюють за обсягом енергії, яку будинок фактично використовує замість електроенергії з мережі. Чим вищим є власне споживання сонячної генерації, тим більший економічний ефект. Акумулятори підвищують автономність і дозволяють переносити денну енергію на вечір, але збільшують початкову вартість системи.

Під час розрахунку окупності враховують вартість обладнання та монтажу, прогнозовану річну генерацію, частку власного споживання, втрати системи, деградацію панелей та можливе зростання навантаження. Для точної оцінки краще використовувати помісячну модель генерації та споживання.

Фахівці Altek можуть виконати розрахунок сонячної електростанції для конкретного будинку, підібрати панелі, інвертор та акумулятори з урахуванням особливостей покрівлі, профілю споживання та необхідного рівня автономності.