Какое количество солнечных панелей требуется для электроснабжения дома

Что нужно знать до начала расчёта

Сначала решите, зачем вам станция. Если цель в том, чтобы меньше платить за электричество, считают по среднегодовым цифрам, и формула ниже подходит как есть. Если дом должен жить без сети, считают по самому тёмному месяцу, и панелей выйдет в разы больше. Разницу между этими сценариями мы подробно разобрали в статье сколько нужно солнечных панелей для снабжения электричеством целого дома.

Как узнать суточное потребление дома

Нам нужна энергия в кВт·ч, а не мощность приборов в кВт. Проще всего взять годовой расход по квитанциям или в личном кабинете энергосбыта и разделить на 365. 3650 кВт·ч в год это 10 кВт·ч в сутки.

Если дом только строится, придётся прикинуть по приборам. Для дома на четырёх человек с газовым котлом и газовой плитой получается примерно так:

Добавьте сюда бойлер, кондиционер или насос скважины, и цифра легко дойдёт до 10-15 кВт·ч. Электрическое отопление зимой добавляет десятки киловатт-часов в сутки, и тогда считать нужно уже совсем иначе.

Что такое эквивалентные солнечные часы

Солнце светит с разной силой: утром слабо, в полдень сильно, в облачность едва. Чтобы не считать час за часом, всю суточную радиацию пересчитывают в условные часы «идеального» солнца мощностью 1000 Вт на квадратный метр. Именно при таком солнце панель выдаёт свою номинальную мощность. Если за день на квадратный метр панели пришло 3,5 кВт·ч, значит, у неё было 3,5 эквивалентных солнечных часа.

Средние за год значения для панелей, повёрнутых на юг под оптимальным углом, ориентировочно такие:

Для своего адреса точное значение можно взять в бесплатном сервисе PVGIS. Обратите внимание на единицы. В справочниках инсоляцию часто дают за год, например 1250 кВт·ч/м². Чтобы получить суточное значение, его нужно разделить на 365.

Коэффициент потерь системы

Ни одна станция не отдаёт в розетку всё, что получили панели. Часть энергии уходит на нагрев панелей, преобразование в инверторе, сопротивление кабелей, пыль и неидеальное согласование оборудования. Всё это собирают в один коэффициент. Для предварительного расчёта берут 0,75-0,85, в примерах ниже стоит 0,8.

КПД самой панели в этот коэффициент не входит. Он уже учтён в её номинальной мощности, и если умножить на него ещё раз, панелей получится в пять раз больше, чем нужно.

Формула расчёта солнечных панелей для дома

Считаем в два действия. Сначала мощность станции:

Мощность СЭС (кВт) = суточное потребление (кВт·ч) / (эквивалентные солнечные часы × коэффициент системы)

Потом количество панелей:

Количество панелей = мощность СЭС (кВт) / мощность одной панели (кВт), округляем вверх.

Пример расчёта для дома в Подмосковье

Дом тратит 10 кВт·ч в сутки, берём 3,5 эквивалентных солнечных часа и коэффициент 0,8.

10 / (3,5 × 0,8) = 10 / 2,8 ≈ 3,6 кВт.

С панелями по 650 Вт получается 3,6 / 0,65 ≈ 5,5, то есть 6 штук. Итоговая мощность 3,9 кВт. Если панели по 450 Вт, нужно 8 штук.

Пример расчёта для дома в Краснодаре

Дом с газовой плитой, холодильником, компьютером и насосом потребляет 8 кВт·ч в сутки. Солнца на юге больше, берём 4,5 часа.

8 / (4,5 × 0,8) = 8 / 3,6 ≈ 2,2 кВт.

Это 4 панели по 650 Вт (2,6 кВт) или 6 панелей по 400 Вт (2,4 кВт). Если посчитать тот же дом для Подмосковья, панелей понадобится 5 по 650 Вт. Кажется, что разница небольшая, но в деньгах это целая панель на каждые четыре.

Сколько панелей нужно при разном потреблении: таблица

Для быстрой оценки можно пользоваться таблицей. Она посчитана для средней полосы (3-3,5 эквивалентных солнечных часа, коэффициент 0,8) и годового баланса.

Это ориентир, а не проект. На юге панелей понадобится меньше, на северо-западе больше. Тени и ориентация ската тоже сдвигают цифры.

Почему нужно смотреть на выработку по месяцам

Формула выше считает по среднегодовому солнцу. За год станция на 3,9 кВт в Подмосковье действительно выработает примерно столько, сколько нужно дому на 10 кВт·ч в сутки. Но по месяцам картина совсем другая:

• в июне станция даст около 500-550 кВт·ч при потребности 300, то есть с большим избытком;
• в декабре она же выдаст 40-80 кВт·ч, это меньше четверти потребления.

Для дома с сетью это нормально: зимний дефицит покрывает сеть. Для автономного дома такая станция зимой не справится. Поэтому, если планируете жить без сети, подставляйте в формулу не среднегодовые часы, а зимние. В декабре в Подмосковье их меньше одного в сутки.

Ошибки, которые чаще всего делают при расчёте

Дважды учитывают КПД панели. В сети встречается формула вида (потребление × 1,3) / (инсоляция × КПД панели). Для 10 кВт·ч и КПД 18% она даёт примерно 20, и это число часто выдают за количество панелей. На самом деле так получается площадь в квадратных метрах. Количество считают от номинальной мощности, в которой КПД уже есть.

Путают кВт и кВт·ч. Мощность это то, сколько прибор берёт в каждый момент. Энергия это мощность, умноженная на время. Чайник на 2 кВт мощный, но за день тратит меньше циркуляционного насоса на 60 Вт.

Делят годовую инсоляцию как суточную. 1000 кВт·ч/м² в год и 4 кВт·ч/м² в день в одну формулу не подставляют.

Считают по одному летнему счёту. Летом и потребление другое, и выработка. Брать нужно год целиком.

Подбирают аккумулятор в процентах от потребления. Правила вроде «ёмкость 150% от суточного расхода» не существует. Ёмкость считают от того, какие приборы должны работать без сети и сколько часов.

Ставят столько панелей, сколько влезет на крышу. Массив должен подходить инвертору: по допустимой мощности панелей, рабочему диапазону и токам MPPT, максимальному напряжению стринга. Напряжение холостого хода панелей на морозе растёт, и стринг, который летом в норме, в январе может выйти за предел инвертора.

Сколько места займут панели

Современная панель на 650 Вт имеет размер примерно 2,38 × 1,13 м, это около 2,7 м². Площадь самих модулей есть в таблице выше, но на крыше понадобится больше: нужны отступы от краёв, проходы и место вокруг труб и окон. После расчёта обязательно приложите панели к реальному скату, хотя бы на бумаге.

Что делать после предварительного расчёта

Расчёт по формуле отвечает на вопрос «сколько примерно». Дальше нужно смоделировать выработку по месяцам для конкретной крыши, подобрать инвертор и рассчитать накопитель, если нужен резерв. Этим занимаются инженеры VOLTS: пришлите счета за год и адрес или позвоните по номеру 8 (800) 707-90-46.