Solarkraftwerke werden selten als Hauptenergiequelle genutzt. Allerdings können richtig ausgewählte und installierte Paneele an einem klaren Tag alle elektrischen Haushaltsgeräte mit Strom versorgen.
Die erzeugte Energiemenge hängt davon ab, wie viele Lichtteilchen auf die Fotozelle treffen. Es gibt auch eine Reihe anderer Faktoren, die nicht von der Batterieleistung oder der Panelfläche abhängen.
Berechnung der Solarpanelleistung
Die Leistung von Paneelen hängt vom Material und der Technologie ab, mit der sie hergestellt werden. Batterien können in zwei Klassen eingeteilt werden: auf Filmbasis und auf Silikonbasis.
Effizienz von Siliziumbatterien:
- Monokristallin – 22 %. Es ist vorteilhaft, es auf engstem Raum aufzustellen;
- Flexible (amorphe) Panels – 5 %;
- Polykristallin – bis zu 18 %.
Effizienz von Film-Modulen:
- Indium-Gallium-Selenid-Film – 20 %;
- Cadmiumtellurid – bis zu 12 %;
- Polymer – nicht mehr als 5 %.
Es gibt auch gemischte Paneltypen, deren Effizienz höher ist.
Das erste, was Sie bedenken sollten – Gesamtleistung der Energieverbraucher in kWh. Der Hersteller gibt die Leistung anhand der Tatsache an, dass pro 1 qm. Batterien erhalten 1000 Watt Energie.
Eine Möglichkeit, die Wirkleistung zu berechnen: E = I x V x Kо x Kpot.
E – echte Kraft; Ich – die Energiemenge, die in den Installationsort des Panels gelangt (kW*h/m2); V – Nennleistung eines Panels; Kpot – Koeffizient der Gesamtverluste im System; Co – Korrekturfaktor, abhängig von der Position (Neigungswinkel) des Panels relativ zur Südrichtung; U – Die Menge der Sonneneinstrahlung beträgt immer konstant 1 kW*h.
Es ist zu beachten, dass die Strahlung täglich, monatlich und jährlich berechnet wird. Wenn der Indikator beispielsweise 7 kWh/m2 Tag beträgt, bedeutet dies, dass pro Tag pro 1 m². Es werden 7 kW Solarenergie geliefert.
Ein weiteres Berechnungsbeispiel
Wenn wir als Berechnung ein Modul mit einer Fläche von 2 m2 nehmen. Die Gesamtenergiemenge pro Sonnentag beträgt 1000 W pro m2. Die Formel lautet wie folgt: 1000 W multipliziert mit der Leistung (20 %) und multipliziert mit der Panelfläche (2 m) = 400 W.
Was bestimmt die Batterieleistung
Die Panels verwenden hochtransparentes Glas mit niedrigem Eisengehalt und reduzieren dennoch die Effizienz um mehrere Prozent.
Die optimale Betriebszeit der Panels liegt zwischen 9 und 16 Uhr – Auf diesen Zeitraum entfallen 70 % der erzeugten Energie. In dieser Zeit produziert ein 1-kW-Batteriekomplex 7 kWh Strom, also 210 kWh pro Monat. Morgens und abends können Sie weitere 3 kW hinzufügen. Das ist ideal. Aber in Wirklichkeit ist diese Zahl geringer:
- Nicht alle Tage im Monat sind sonnig. Wenn wir regnerische und bewölkte Tage berücksichtigen, nehmen wir an, dass es 5 solcher Tage gab – Dies werden bereits etwa 180 kWh sein.
- Die Dauer der Tageslichtstunden im Winter ist kürzer, was eine größere Anzahl von Batterien oder die Installation eines Windgenerators erfordert.
- Im Wechselrichter und in der Batterie geht Energie verloren. Batterien können nicht zu 100 % entladen werden und ihre Effizienz beträgt nicht mehr als 80 %.
Die erzeugte Energiemenge hängt von der Anzahl klarer Tage im Jahr ab. Der Einbau einer Batterie ist unpraktisch, wenn es weniger als zweihundert Sonnentage im Jahr gibt. Darüber hinaus müssen die Sonnenstrahlen im rechten Winkel auf das Panel treffen – Zu diesem Zweck empfiehlt sich die Installation von Sonnennachführungssystemen. Diese Geräte sind teuer.
Die Qualität der Batterieleistung wird auch durch den Heizgrad der Module beeinflusst. Die Energieproduktion sinkt um 0,5 Prozent, wenn sich das Modul um 1 Grad erwärmt. Der Dauerbetrieb mit einer um 100 °C erhöhten Temperatur verringert den Wirkungsgrad des Gerätes um 30 %. Daher erfordert SES eine hochwertige Belüftung und Kühlung.
Energieverluste können betragen: in Leitungen 1 %; Shunt-Diode 0,5 %; Wechselrichter – von 3 bis 7 %.
Ein weiterer Faktor, der die aktuelle Generation beeinflusst – Gesamtzahl der installierten Module, weil Jeder kann eine begrenzte Menge an Energie aufnehmen.
Energieerzeugung bei bewölktem Wetter
| Bedingung | % von der "vollen" Sonne |
Die helle Sonne ist senkrecht zu den Sonnenstrahlen positioniert Strahlen | 100 % |
| Leichte Bewölkung | |
| Bewölktes Wetter | 20-30% |
Hinter der Fensterscheibe sind eine Schicht, das Glas und das Modul senkrecht zu den Sonnenstrahlen | 91 % |
Hinter der Fensterscheibe sind zwei Schichten, das Glas und das Modul senkrecht zu den Sonnenstrahlen | 84 % |
Hinter dem Fensterglas, eine Schicht, ein Glas und ein Modul in einem Winkel von 45° Sonnenstrahlen | 64 % |
| Künstliches Licht im Büro, auf der Schreibtischoberfläche | 0,4 % |
| Künstliches Licht in einem hellen Raum (z. B. in einem Geschäft) | 1,3 % |
| Künstliches Licht im Inneren des Wohnraums | 0,2 % |
Die Batterien produzieren nur bei Tageslicht Energie und liefern die angegebene Leistung nur an einem klaren Tag, wenn die Strahlen im rechten Winkel auf sie treffen.
Bei schlechtem Wetter lautet die Berechnung wie folgt: 1000 W werden mit dem Sinus des Einfallswinkels der Sonne multipliziert und das Panel wird mit dem Energieanteil an einem Tag ohne Sonne multipliziert. Beträgt der Einfallswinkel der Strahlen beispielsweise 40 %, ergibt sich: 1000 W/m2 x sin 40 % x 60 % = 240 W/m2
In einigen Ländern werden Solarmodule häufig bei Beleuchtungsstärken unter 1000 W/m2 betrieben. Billige Module werden ohne Antireflexbeschichtung hergestellt. Als Ergebnis – Ein erheblicher Teil der Sonnenstrahlen wird von minderwertigem Glas reflektiert. Auch bei diffusem Licht funktionieren sie schlecht.
In verschiedenen Monaten ist die Lichtintensität unterschiedlich, daher wird eine unterschiedliche Anzahl an Panels und Batterien benötigt, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen.
Einige Hausbesitzer installieren Paneele hinter den Fenstern des Hauses. Auch das ist ein Fehler. Einzelglas reduziert die Effizienz des Panels um 9 %, Doppelglas um 16 % – vorausgesetzt, das Glas ist perfekt sauber. Schmutz auf dem Glas verringert die Transparenz und führt zu einer Rückreflexion des Lichts – Der Akku arbeitet nicht effizient.
Die erzeugte Energie hängt von der Menge des einfallenden Lichts ab – Die Spannung steigt auf einen bestimmten Grenzwert. Für Siliziumelemente beträgt dieser Wert 0,6. Die Spannungserhöhung wird durch Reihenschaltung der Module erreicht. SES benötigt eine Spannungsreserve. Es hält den Akku während der Arbeit bei bewölktem Wetter aufgeladen. Die maximale Leistung unter Last wird von der Batterie mit einem Stromverbrauch von bis zu 0,47 – erzeugt. 0,5 V. Eine Batterie mit 36 Zellen ergibt bei optimaler Belastung eine Spannung von 17 V.
Jedes Panel hat eine untere Grenze der Beleuchtungsempfindlichkeit. Unterhalb dieser Grenze stellt das Panel die Energieerzeugung ein. Bei schlechtem Wetter sinkt die Leistung der Module um das 10- bis 20-fache. Für kristalline Siliziumplatten liegt dieser Grenzwert also bei 150–200 W/m2. Bei Dünnschichtfilmen ist dieser Parameter niedriger – 100-200 W/m2. Folienpaneele funktionieren bei bewölktem Wetter besser als Silikonpaneele. Eine Grenzbeleuchtungsdifferenz von 50 W/m2 hat jedoch praktisch keinen Einfluss auf die Energieproduktion.
Damit die Leistung ausreicht – Es ist notwendig, die erforderliche Anzahl an Batterien zu berechnen. Dazu wird der Stromverbrauch durch die Panelleistung dividiert. Der Gesamtverbrauch ergibt sich aus der Summierung der Betriebszeit (Stunden pro Tag) aller Elektrogeräte im Haus – Zur Anzahl der Stunden wird die Leistung addiert. Der Verbrauch kann auch aus dem Strombeleg berechnet werden: Es wird der maximale Verbrauchswert (kWh) der letzten Monate genommen und mit 1,5 multipliziert (Reserve).
Sie können die Sonneneinstrahlung erhöhen, indem Sie Panels auf einem zweiachsigen Tracker installieren – eine Plattform, die sich in zwei Ebenen hinter der Sonne dreht. Darüber hinaus sollten die Paneele im Winter horizontaler positioniert werden als im Sommer. Im Sommer ist der Neigungswinkel der Module geringer. Für jeden geografischen Breitengrad gibt es einen optimalen Neigungswinkel.
Wählen Sie im Herbst und Frühling einen Winkel, der dem Breitengrad des Gebiets entspricht. Im Winter werden 10-15 Grad zum gewünschten Wert addiert und im Sommer 10-15 Grad abgezogen. Wenn die Module bewegungslos installiert sind– Wählen Sie einen Winkel basierend auf dem Breitengrad Ihrer Wohnregion.
Es ist immer notwendig, über eine Leistungsreserve zu verfügen – Mit der Zeit lässt die Akkuleistung nach. Jedes Jahr sinkt die Leistung um 0,6 – 0,7 %. Nach 25 Jahren Nutzung beträgt der Leistungsverlust 20 %. Die fehlende Leistung lässt sich jedoch problemlos durch den Anschluss weiterer Module ausgleichen.
