Escolhendo um inversor e calculando a bateria para uma estação de energia solar doméstica

No artigo "Um exemplo de cálculo de painéis solares para a casa" obtivemos o valor do consumo diário - 7919,8 W * hora e a quantidade de energia necessária para atender às necessidades diárias dos dispositivos listados - 396 A * hora.

Vamos fazer um cálculo clássico de todo o sistema de fornecimento de energia solar, incluindo a bateria solar. Quero avisá-lo imediatamente, neste cálculo não persegui o objetivo de minimizar os indicadores econômicos (trataremos disso mais adiante), mas apenas defini a tarefa para mostrar o procedimento de cálculo.

Seleção do inversor

Com base na lista de dispositivos listados, podemos decidir sobre os principais parâmetros inversor para o nosso sistema.

Em primeiro lugar, como a lista de dispositivos contém dispositivos que incluem motores: uma bomba elétrica, uma geladeira, uma máquina de lavar, um aspirador de pó, podemos certamente e devemos falar sobre um inversor com uma tensão de saída sinusoidal em vez de um quase-sinusóide.

Em segundo lugar, a tensão de entrada do inversor deve corresponder à tensão escolhida por nós - 24V.

Quanto à energia, sua escolha depende de como você concorda em usar seus dispositivos. Se você considerar necessário operar simultaneamente dispositivos que consomem muita energia, como uma máquina de lavar, microondas, ferro e tudo isso no fundo de uma geladeira em funcionamento, será necessário somar suas capacidades nominais.

Você receberá potência de pico, que determinará a potência do inversor (mínimo de 5 kW), mas você mesmo entende que, se não usar esses dispositivos ao mesmo tempo, a potência do inversor será menor, portanto, seu preço será mais baixo. Depende de você.

Dada a lista acordada de dispositivos e distribuindo seu uso ao longo do tempo, seria possível limitar-nos a um inversor de 3,0 kW: fabricante OutDack Power Technologies, modelo com carregador integrado: GVFX3024E, GVFX3024E interativo em grade ventilado 3000 W, 24 V, 80 A (custo médio de 99500 rublos).

Veja também sobre este tópico:Inversor: onda senoidal ou onda senoidal modificada?

Cálculo da bateria

Agora vamos falar sobre baterias. Já sabemos sobre o objetivo das baterias no artigo "Baterias para células solares". Só é necessário decidir como usamos a casa. Se você chegar nos fins de semana, consequentemente, o principal consumo de eletricidade será realizado nos finais de semana. Mas sua acumulação, ou seja, as baterias serão carregadas durante toda a semana - de segunda a sexta à noite. Por exemplo, eu venho à minha casa nos fins de semana.

Forneceremos reserva de energia por um dia. Por que um? Porque durante cinco dias da minha ausência, a probabilidade de uma carga completa das baterias é bastante alta. É possível fornecer uma reserva de energia garantida por dois dias, mas isso é possível aumentando a capacidade total das baterias e, portanto, o custo de todo o sistema.

É aconselhável limitar-se a um dia e, quando o custo de todo o sistema estiver descrito, brinque com as opções de picking e observe a reação dos custos.

É necessário levar em conta mais alguns pontos.

Primeiro: o fato de descarregar as baterias a uma grande “profundidade de descarga” é o mesmo que torná-las inutilizáveis ​​com as próprias mãos (a vida útil é reduzida significativamente). Você deve se concentrar na profundidade de descarga de 20%.

Segundo: do ponto de vista da operação segura, é melhor usar baterias lacradas, uma vez que baterias não pressurizadas emitem danos à respiração e gases explosivos. Apesar do uso de baterias lacradas, recomendo que você escolha uma sala bem ventilada para a instalação.

Terceiro: em termos de desempenho para um sistema autônomo, o tipo de bateria mais adequado, embora não seja o mais barato baterias de gel (GEL).

E o último. A temperatura ambiente também deve ser levada em consideração ao calcular a capacidade necessária da bateria, se as baterias tiverem que ser operadas em períodos frios.

Em baixas temperaturas ambientes, a capacidade da bateria diminui, ou seja, intensidade de energia reduzida, que a bateria é capaz de fornecer a uma determinada temperatura. Isso significa que, ao calcular a capacidade exigida da (s) bateria (s), você deve aumentar o valor calculado da capacidade para criar uma reserva em caso de diminuição.

Em palavras simples, você deve multiplicar a capacidade calculada pelo coeficiente correspondente à temperatura:

• 26,7С - coeficiente = 1,00;

• 21,2C - coeficiente = 1,04;

• 15,6С - coeficiente = 1,11;

• 10.0C - coeficiente = 1,19;

• 4.4C - coeficiente = 1,30;

• -1,1C - coeficiente = 1,40;

• -6,7C - coeficiente = 1,59.

E assim Escolhi um dia para garantir uma reserva de energia garantida: 396 A * h x 1 = 396 A * h.

Levamos em conta a profundidade da descarga: 396 A * h: 0,2 = 1980 A * h.

Como eu opero o sistema apenas no período de verão (estamos falando da temperatura do ambiente): 1980 A * h x 1,00 = 1980 A * h.

Assim, a capacidade total da bateria (ou baterias) é de 1980 A * h.

Suponha que escolhemos uma bateria GEL, fabricada pela Haze, modelo HZY 12-200 (custo médio de 18500 rublos). Sua capacidade nominal é de 200 A * h. Vamos calcular quantas baterias serão conectadas em paralelo: 1980 A * h: 200 A * h = 9,9 pcs.

Arredondamos (sempre arredondamos para cima, mesmo que o número após o ponto decimal seja menor que cinco) - 10 pilhas serão conectadas em paralelo.

Descubra quantas baterias serão conectadas em série. Para isso, selecionamos a tensão do sistema (24 V) dividida pela tensão de uma bateria: 24 V: 12 V = 2.

Bem, descobrimos quantas baterias totais serão incluídas na bateria do sistema: 10 x 2 = 20.

Temos o número total de baterias necessárias para montar a bateria do sistema: 20 peças.

Conexão da bateria em série paralela. Nesse caso, isso significa que as baterias devem ser conectadas em pares em série (dez desses pares) e, por sua vez, esses dez pares são conectados em paralelo.

Calculamos a composição da bateria solar.

Suponha que escolhemos um módulo solar de 200 W, 24 V, monocristalino, fabricado pela Chinaland Solar Energy, modelo: CHN200-72M (custo médio de 17500 rublos).

Para calcular a bateria solar, você deve primeiro determinar a insolação solar da região onde o sistema será operado. Você pode encontrar dados sobre insolação na Internet. Você pode encontrar na consulta "radiação solar mensal e anual kW * h / m2" em Yandex.

Por exemplo: se você usar Moscou (ou uma cidade a 55,7 latitude de Moscou), o período de operação será de 1º de março a 31 de setembro, a inclinação do painel é de 40,0 graus. Naturalmente, de todo o intervalo de valores de março a setembro, inclusive, escolho o valor mais baixo, ou seja, o pior de tudo. Este mês de setembro é 104,6. Divido este número pelo número de dias em um mês: 104.6: 30 = 3.49

Assim, obtivemos o valor médio do número de horas de pico ensolarado.

Deixe-me lembrá-lo, nossa exigência diária é de 7919,8 W * hora.

As perdas na descarga de carga atingirão não mais de 20%, devemos levar em consideração: 7919,8 W * hora x 1,2 = 9503,76 W * h.

Portanto, a energia da bateria solar deve ser: 9503,76 W * h: 3,49 = 2723,14 watts.

Agora podemos determinar o número de módulos conectados em paralelo, levando em consideração o tipo deles, que selecionamos anteriormente. Para fazer isso, nas características indicadas dos módulos, encontramos o parâmetro pico de potência do módulo no ponto de potência máximo (ou tensão no ponto de potência máximo e corrente no ponto de potência máximo e multiplicamos).

No nosso caso, a tensão no ponto de potência máxima é de 38,8 V, a corrente no ponto de potência máxima é de 5,15 amperes. Multiplique-os e obtenha a potência máxima no ponto de potência máxima: 38,8 V x 5,15 A = 199,82 watts.

Ou seja, a potência do módulo no ponto de potência máxima é de 199,82 watts. Divida a energia da bateria solar por este indicador do módulo e obtenha o valor desejado: 2723,14 W: 199,82 W = 13,63 pcs.

O número de módulos conectados em série (a tensão do sistema escolhida por nós - 24 V é dividida pela tensão nominal de um módulo - 24 V): 24 V: 24 V = 1

Multiplicamos o número de módulos conectados em paralelo e o número de módulos conectados em série e isso determina o número total de módulos: 13,63 x 1 = 13,63 peças

Mais uma vez, arredondar para cima. Assim, o número de módulos solares deve ser 14 (conectado em paralelo).

Ainda não é uma conclusão

Fizemos o cálculo do sistema solar, mas ainda é cedo para tirar conclusões. Não persegui o objetivo de minimizar o custo de todo o sistema neste artigo em particular. Por esse motivo, não faz sentido calcular o resultado de seu valor.

E, no entanto, vamos contar, isso nos ajudará no futuro a navegar na escolha dos modos de operação, na escolha do equipamento, no conjunto de consumidores com cálculos já aplicados e não teóricos:

• Inversor - 99500 rublos;

• Baterias - 18500 rublos x 20 = 370000 rublos;

• Módulos solares - 17.500 rublos x 14 = 245.000 rublos.

Ou seja, o equipamento principal custará 714500 rublos. Mais materiais, mais despesas gerais, etc. A ordem dos números é clara. Isso é para um sistema completo que permitirá, sem praticamente negar nada a si próprio, operar a casa de março a setembro, não apenas nos finais de semana.

Quanto ao período de inverno, eu deliberadamente não comecei a falar sobre isso agora, porque tinha minha própria opinião sobre esse assunto. Vamos discutir este tópico com você.

Boris Tsupilo