Сколько солнечных панелей нужно, чтобы обеспечить дом электричеством

От чего зависит количество солнечных панелей для дома

Солнечная станция повторяет образ жизни хозяев. Количество модулей зависит не от площади дома, а от аппетита вашей техники и от того, сколько солнца приходится на ваш регион.

Потребление электроэнергии и профиль нагрузки в течение суток

Дом, где живёт семья с двумя детьми, есть электроплита, сауна и бойлер, потребляет в разы больше, чем такой же по площади дом пенсионеров с газовым отоплением.

И важно не только сколько вы тратите, но и когда.

Дневной профиль. Вы работаете из дома, днём работают кондиционер и стиральная машина. Потребление совпадает с пиком солнца, и панели работают прямо на розетки. Это идеальный вариант.

Вечерний профиль. Днём дом пустой, жизнь начинается после семи вечера, когда солнце уже село. Тут дневную энергию придётся либо отдавать в сеть, либо запасать в аккумулятор.

Чтобы было от чего отталкиваться, возьмите квитанции за последний год. Именно за год, иначе не увидите разницу между зимой и летом. Разделите годовой расход на 365, и у вас будет среднесуточное потребление. Допустим, получилось 15 кВт·ч в сутки.

Регион, сезонность и реальная инсоляция

Панель на 450 Вт выдаёт свои 450 Вт только в лабораторных условиях (их называют Standard Test Conditions, STC). На крыше всё решает инсоляция, то есть сколько солнечной энергии падает на квадратный метр в вашей местности.

Один и тот же комплект в Сочи и в Петербурге за год выработает на треть-половину разное количество энергии. Но ещё сильнее выработка меняется от сезона к сезону.

• Летом в средней полосе панелям достаётся 5-6 эквивалентных солнечных часов в сутки (peak sun hours).
• В декабре и январе их остаётся 0,5-1, а солнце проходит низко над горизонтом и светит на панели под острым углом.

Холод в этом не виноват, на морозе кремний работает даже лучше. Дело в коротком дне, облаках и снеге. Новички часто считают систему по летним цифрам, а зимой, когда энергия нужнее всего для насосов и света, станция выдаёт 10-15% от летней выработки.

Как рассчитать нужную мощность солнечной электростанции

Теперь к цифрам. Задача понять, какая суммарная мощность панелей в кВт покроет ваши потребности.

Расчет по среднемесячному потреблению в кВт·ч

Допустим, дом потребляет 450 кВт·ч в месяц. Летом, с мая по август, 1 кВт панелей в средней полосе даёт примерно 4-5 кВт·ч в сутки, то есть 120-150 кВт·ч в месяц.

Простая арифметика: 450 / 130 ≈ 3,5 кВт панелей, чтобы покрыть потребление летом.

Зимой же тот же киловатт панелей в Подмосковье даёт всего 10-20 кВт·ч за декабрь, в семь-десять раз меньше, чем в июне. Чтобы получить те же 450 кВт·ч в декабре, пришлось бы поставить 25 кВт панелей и больше. Это дорого, да и на обычную крышу столько не влезет. Поэтому для дома с сетью обычно считают по сезону с марта по октябрь или по годовому балансу и спокойно принимают зимний дефицит.

Запас по мощности: потери, деградация и пасмурные дни

Инженеры не проектируют впритык. В реальной жизни часть ваттов теряется по дороге.

1. Инвертор и провода. При преобразовании постоянного тока в переменный и в кабелях уходит 5-10%.
2. Нагрев панелей. На жаре кремний работает хуже. Выше 25 °C на ячейке современная панель теряет 0,26-0,35% мощности на каждый градус, старые модели до 0,4%. В июльский полдень это 10-15%.
3. Пыль и грязь. Слой пыльцы или городской сажи забирает ещё около 5%.
4. Деградация. Панели теряют примерно 0,4% мощности в год, за десять лет набегает 4-5%.

Отсюда коэффициент запаса 1,2-1,3. Если по расчёту вышло 3,5 кВт, ставим 4-4,5 кВт. Одно уточнение: если выработку на 1 кВт вы взяли из PVGIS с уже включёнными потерями, второй раз их закладывать не нужно. Тогда хватит небольшого запаса на деградацию и пасмурные годы.

Как перевести требуемую мощность в количество панелей

Когда целевая мощность известна, остаётся разделить её на мощность одной панели и округлить вверх.

Мощность одной панели и ориентировочные примеры расчета

Лет десять назад стандартом были панели на 250 Вт. Сегодня в частные дома ставят модули на 450-700 Вт, и они заметно выросли в размере: длина большинства моделей уже больше двух метров. Ниже три примера для средней полосы с учётом запаса.

Дача, 200 кВт·ч в месяц. Нужно около 2 кВт. С панелями на 650 Вт это 3 штуки (1,95 кВт), с панелями на 450 Вт пять.

Дом для постоянного проживания, 600 кВт·ч в месяц. Нужно 5,5-6 кВт. Это 9 панелей по 650 Вт или 11 по 550 Вт.

Большой загородный дом с бассейном. Нужно 10-12 кВт, это 16-19 панелей по 650 Вт. На таких мощностях уже стоит подумать о трёхфазном инверторе.

Сетевой, автономный и гибридный дом: разное количество панелей

Тип системы меняет саму логику расчёта.

Почему для автономности панелей нужно больше

У сетевой станции (On-Grid) есть страховка в виде сети. Если три дня подряд пасмурно, дом просто берёт энергию из сети. А летние излишки можно продавать: частный дом со станцией до 15 кВт вправе отдавать их гарантирующему поставщику.

Автономная система (Off-Grid) такой страховки лишена. Аккумуляторы должны заряжаться и в серый день, иначе дом останется без света. Поэтому автономную станцию считают не по среднему году, а по самым тёмным месяцам, и панелей в ней получается в разы больше. В средней полосе к такой системе почти всегда добавляют генератор на ноябрь-январь, иначе массив пришлось бы растянуть на получастка.

Как накопители энергии VOLTS влияют на требуемую мощность СЭС

Гибридная система с накопителем VOLTS стоит между двумя крайностями. Она работает с сетью, но умеет жить и без неё, и делает каждую панель полезнее.

1. Излишки не пропадают. Без аккумулятора полуденный пик выработки уходит в сеть по цене ниже розничного тарифа или просто ограничивается инвертором. С накопителем дневная энергия дожидается вечера. Гнаться за большой пиковой мощностью не нужно, достаточно, чтобы за сутки панели вырабатывали примерно столько, сколько дом тратит.
2. Пики нагрузки берёт на себя батарея. Чтобы запустить мощный насос или духовку, не нужен огромный массив панелей. Гибридный инвертор добавит к солнцу энергию из аккумулятора в пределах своей мощности.
3. MPPT выжимает максимум из панелей. Контроллер постоянно ищет точку максимальной мощности каждой цепочки панелей и держит выработку в переменную облачность.

В итоге массив можно считать спокойно, по реальному балансу дома, а не под самый плохой день в году.

Сколько места нужно под солнечные панели

Планы часто упираются в геометрию крыши. Раскладка панелей на кровле напоминает тетрис, только фигурки все одинаковые, а поле кривое.

Площадь крыши, ориентация и угол наклона

Панель на 450-550 Вт занимает около 2-2,6 м², панель на 650 Вт около 2,7 м² (размер примерно 2,38 × 1,13 м).

Для станции на 5 кВт из восьми панелей по 650 Вт сами модули займут около 22 м², а с отступами и проходами понадобится 25-30 м² свободной кровли.

На что смотреть при размещении:

• Ориентация. Лучше всего юг. Юго-восток и юго-запад вполне годятся, потеря составит несколько процентов. Северный скат почти всегда невыгоден.
• Тени. Дымоходы, вентиляционные грибки, сосны соседей и спутниковая тарелка сильно мешают выработке. Панели в стринге соединены последовательно, и тень на части одной панели может срезать выработку всей цепочки на треть и больше, если нет оптимизаторов.
• Отступы. Вплотную к краю крыши и коньку панели не ставят: там самая большая ветровая нагрузка. Нужны и проходы для обслуживания.

Если крыши не хватает, панели можно поставить на навес для машины или на наземную конструкцию в саду.

Типовые ошибки при подборе количества панелей

1. «Потом докуплю». Начать с малого разумно, но у инвертора есть минимальное напряжение запуска. Две-три панели могут просто не запустить инвертор, рассчитанный на высоковольтный стринг. К тому же через год точно таких же панелей может не оказаться в продаже, а разные модули в одной цепочке работают плохо.
2. Забывают про потери в аккумуляторах. Старые свинцовые АКБ теряют на цикле заряда и разряда 20-30% энергии, и панелям приходится кормить не только дом, но и эти потери. У литиевых накопителей, как у VOLTS, потери заметно меньше: батарея возвращает около 90-95% запасённой энергии.
3. Хотят стопроцентной автономии зимой. Попытка отапливать дом солнцем в январе в Подмосковье закончится тем, что летом будет некуда девать энергию. Разумнее гибрид: солнце работает на дом месяцев девять в году, а в самые тёмные недели основную нагрузку берёт сеть или генератор.

Выводы: как быстро определить нужное число панелей для вашего дома

1. Посмотрите в счётчик. Узнайте, сколько кВт·ч дом реально тратит в месяц летом и зимой.
2. Решите, зачем вам станция. Для экономии обычно хватает 3-5 кВт, это 5-8 панелей по 650 Вт. Для резерва мощность подбирают так, чтобы за световой день панели успевали и питать дом, и зарядить накопитель. Для аккумулятора на 6-8 кВт·ч обычно подходит массив на 3-4 кВт.
3. Добавьте запас. 20-30% сверху на потери и пасмурную погоду, если потери ещё не заложены в исходные цифры.
4. Измерьте крышу. Убедитесь, что все панели встанут на южный скат и их ничто не затенит.

Начинать можно с разумного минимума, если инвертор и накопитель выбраны с запасом по мощности. Панели потом добавить несложно, а переделывать основу системы долго и дорого. Если хотите, чтобы расчёт сделали за вас, позвоните в VOLTS: 8 (800) 707-90-46. Инженер подберёт панели, инвертор и накопитель под ваш дом.