Справочники
Расчёт солнечной электростанции сводится к четырём величинам: суточному потреблению (кВт·ч), мощности массива панелей (кВт), ёмкости аккумуляторов (Ач) и мощности инвертора (кВт). Их считают последовательно — каждая следующая опирается на предыдущую. Из чего состоит система и как устроен каждый компонент — в справочнике «Солнечная электростанция для дома».
Отдельного онлайн-калькулятора на портале нет — расчёт ниже выполняется вручную по таблицам. Практический разбор сборки домашней системы с реальными цифрами — в материале «Домашняя энергосистема на солнечных батареях».
Шаг 1. Суточное потребление (кВт·ч/сут)
Отправная точка расчёта — сколько энергии дом расходует за сутки. Два способа:
- По счётчику. Расход за месяц разделить на число дней: 450 кВт·ч ÷ 30 ≈ 15 кВт·ч/сут. Самый точный способ для дома, уже подключённого к сети.
- По приборам. Мощность каждого прибора умножить на время работы в сутки и просуммировать: лампа 50 Вт × 3 ч = 150 Вт·ч. Единственный способ для нового объекта без истории потребления.
Для автономной станции суточное потребление считают отдельно для летнего и зимнего сценария — зимой добавляются освещение и обогрев, а выработка падает.
Типовое суточное потребление бытовых приборов (ориентир для расчёта по приборам):
Прибор | Мощность, Вт | Работа в сутки | Потребление, Вт·ч/сут |
|---|---|---|---|
Холодильник (класс A+, циклично) | 100–150 | круглосуточно | 1000–1500 |
Освещение LED (10 ламп × 10 Вт) | 100 | 5 ч | 500 |
Телевизор | 100 | 4 ч | 400 |
Ноутбук | 60 | 6 ч | 360 |
Насос водоснабжения | 800 | 1 ч | 800 |
Стиральная машина | 2000 | 0,5 ч | 1000 |
Микроволновая печь | 1000 | 0,3 ч | 300 |
Электрочайник | 2000 | 0,2 ч | 400 |
Сумма по такому набору — около 5 кВт·ч/сут (типовая дача или небольшой дом без электроотопления и электроплиты). Дом с электроплитой, бойлером и электроотоплением выходит на 20–40 кВт·ч/сут.
Шаг 2. Инсоляция и выработка по регионам РФ
Выработка массива зависит от инсоляции — прихода солнечной энергии на 1 м² поверхности за сутки (кВт·ч/м²). Численно это равно количеству пиковых солнце-часов — часов «полного солнца» с плотностью 1000 Вт/м² (условия STC, при которых нормируется мощность панели). Инсоляция резко меняется по широте и по сезону.
Зона (примеры городов) | Зима (дек–янв) | Лето (июн–июл) | Среднегодовое |
|---|---|---|---|
Юг (Краснодар, Сочи, Астрахань, Ростов) | 1,0–1,4 | 5,8–6,5 | 3,5–4,4 |
Центр (Москва, Казань, Екатеринбург, Новосибирск) | 0,4–0,7 | 5,0–5,5 | 2,6–3,0 |
Север и СЗ (СПб, Архангельск, Мурманск) | 0,0–0,4 | 4,5–5,6 | 1,8–2,8 |
* Приход на горизонтальную поверхность, кВт·ч/м² в сутки (данные типа NASA / RETScreen). Для массива под оптимальным углом (широта −10…15° к горизонту) среднегодовая величина выше на 15–20 %, а зимой — в 2–3 раза: например, для Санкт-Петербурга январь на горизонтали ≈ 0,35, а под наклоном ≈ 1,1 кВт·ч/м². В расчёт подставляют значение для плоскости массива.
Сезонный разброс в центральной полосе — 8–12-кратный: Москва даёт около 0,5 кВт·ч/м² в январе против 5,5 в июле. Это определяет метод расчёта:
- Сезонная эксплуатация (апрель–сентябрь) — считают по летней/среднегодовой инсоляции.
- Круглогодичная автономия — считают по «худшему месяцу» (декабрь–январь). Массив под зимний минимум в центре и на севере выходит в 2–4 раза больше летнего, поэтому на зиму обычно оставляют резервный источник (сеть, генератор) вместо кратного наращивания панелей. Особенности солнечной генерации в российском климате разобраны в материале «Солнечные электростанции для частных лиц».
Полезная суточная выработка массива:
выработка (кВт·ч) = мощность массива (кВт) × инсоляция (ч) × PR,
где PR (performance ratio, коэффициент производительности) — 0,75–0,85; объединяет потери на нагрев ячеек, инвертор, провода, загрязнение и деградацию. Для оценок берут PR = 0,75. Одна панель 400 Вт при инсоляции 4 ч и PR 0,75 отдаёт 0,4 × 4 × 0,75 ≈ 1,2 кВт·ч/сут, что совпадает с реальной средней выработкой такой панели (1,2–1,6 кВт·ч).
Шаг 3. Сколько нужно панелей (мощность массива)
Мощность массива:
массив (кВт) = суточное потребление (кВт·ч) ÷ (инсоляция (ч) × PR).
Затем закладывают запас 20–30 % на облачные дни и деградацию и делят на мощность одной панели:
число панелей = мощность массива (Вт) ÷ мощность панели (Вт).
Таблица для средней полосы в рабочий сезон (инсоляция ≈ 4 ч, PR 0,75 → 1 кВт массива даёт ≈ 3 кВт·ч/сут), запас не включён:
Потребление, кВт·ч/сут | Массив, кВт | Панелей × 400 Вт | Панелей × 550 Вт |
|---|---|---|---|
3 | 1,0 | 3 | 2 |
5 | 1,7 | 5 | 4 |
8 | 2,7 | 7 | 5 |
10 | 3,3 | 9 | 6 |
15 | 5,0 | 13 | 10 |
20 | 6,7 | 17 | 13 |
* Панели округлены в большую сторону. К итогу добавляйте +20–30 % на потери и облачность; для круглогодичной автономии пересчитывайте по зимней инсоляции (массив в 2–4 раза больше). Для сетевой станции без аккумуляторов недостаток зимой добирается из сети — запас под «худший месяц» не нужен.
Сколько панелей на 1 кВт массива (не зависит от региона — только от мощности панели):
Мощность панели, Вт | Панелей на 1 кВт | Площадь массива, м²/кВт |
|---|---|---|
100 | 10 | ~7 |
300 | 3–4 | ~6 |
400 | 2–3 (2,5) | ~6 |
450 | 2–3 (2,2) | ~5 |
550 | 2 (1,8) | ~4,4 |
Современная панель 450–550 Вт имеет размер около 2,2 × 1,1 м (≈ 2,4 м²), поэтому 1 кВт массива на мощных панелях занимает меньше площади. Типы панелей, КПД и деградация — в справочнике «Солнечная панель»; подбор контроллера под ток массива — в справочнике «Контроллер заряда солнечной батареи».
Шаг 4. Ёмкость аккумуляторов под автономию
Аккумуляторы нужны автономной и гибридной станции; сетевой станции без накопителей их не считают. Ёмкость банка:
ёмкость (Ач) = потребление (Вт·ч) × дни автономии ÷ (напряжение банка (В) × DoD × КПД),
где дни автономии — 1–3 суток работы без подзарядки (пасмурная погода); напряжение банка — 12 / 24 / 48 В (чем выше, тем меньше ток и потери в кабеле); DoD (глубина разряда) зависит от типа АКБ; КПД тракта заряд-разряд с инвертором — 0,85–0,95.
Глубина разряда для расчёта у разных типов различается — от неё напрямую зависит требуемая ёмкость:
Параметр | AGM | GEL | LiFePO4 |
|---|---|---|---|
DoD для расчёта | 50 % | 50 % | 80–90 % |
Циклический ресурс (при рабочем DoD) | 300–600 | 500–1000 | 2000–6000 |
Поведение на морозе | ёмкость падает на 15–20 % при −10 °C | падает на 15–20 % | держит ёмкость лучше свинца |
Свинцовые АКБ (AGM/GEL) при том же суточном потреблении требуют почти вдвое большей номинальной ёмкости, чем LiFePO4, из-за меньшей допустимой глубины разряда. Полное сравнение типов — в справочнике «Аккумуляторы для солнечных батарей».
Ёмкость банка при суточном потреблении 5 кВт·ч и КПД тракта 0,9:
Автономия | Энергия, Вт·ч | 24 В, LiFePO4 (DoD 0,8) | 24 В, AGM/GEL (DoD 0,5) | 48 В, LiFePO4 (DoD 0,8) |
|---|---|---|---|---|
0,5 суток (12 ч) | 2500 | 145 Ач | 230 Ач | 70 Ач |
1 сутки (24 ч) | 5000 | 290 Ач | 460 Ач | 145 Ач |
2 суток (48 ч) | 10 000 | 580 Ач | 925 Ач | 290 Ач |
3 суток (72 ч) | 15 000 | 870 Ач | 1390 Ач | 435 Ач |
* Для другого суточного потребления значения масштабируются пропорционально (10 кВт·ч/сут — вдвое больше). При эксплуатации в мороз добавьте запас 20–30 %: ёмкость свинцовых батарей на холоде падает, а к 2–3 годам службы номинал снижается на 20–30 %.
Шаг 5. Мощность инвертора по пиковой нагрузке
Инвертор выбирают по пиковой одновременной нагрузке — сумме мощностей приборов, которые могут работать разом (суточная энергия в этом расчёте не участвует):
мощность инвертора (Вт) ≥ Σ одновременных нагрузок × запас (1,25–1,3) ÷ КПД,
при КПД инвертора 0,85–0,95. Номинал округляют вверх к стандартному ряду (1 / 1,5 / 2 / 3 / 5 / 6 / 8 / 10 кВт).
Пиковая одновременная нагрузка, Вт | Номинал инвертора, кВт | Типовой набор приборов |
|---|---|---|
до 1000 | 1,5 | освещение, ТВ, роутер, зарядки |
1500 | 2 | + холодильник (учесть пуск) |
2500 | 3 | + насос или стиральная машина |
4000 | 5 | кухня + насос |
6000 | 8 | бойлер/чайник + бытовая техника |
8000 | 10 | дом с электроплитой |
Ключевая поправка — пусковые токи двигательной нагрузки. У холодильников, насосов и компрессоров пусковой ток в 2–7 раз выше номинала, и инвертор должен кратковременно (2–20 с) держать эту пиковую мощность. Резистивная нагрузка (лампы, ТЭН, чайник, плита) стартует без скачка — для неё запас не нужен.
Прибор | Номинал, Вт | Кратность пуска | Пиковая мощность, Вт |
|---|---|---|---|
Холодильник | 150 | ×3–5 | 450–750 |
Насос погружной | 800 | ×3–7 | 2400–5600 |
Стиральная машина | 2000 | ×2–3 | 4000–6000 |
Кондиционер/компрессор | 1000 | ×3–5 | 3000–5000 |
УШМ, циркулярная пила | 1500 | ×3 | 4500 |
Лампы, ТЭН, чайник | — | ×1 | = номиналу |
Мощность инвертора указывают в ВА (полная) и Вт (активная): для реактивной нагрузки P(Вт) = S(ВА) × cos φ (для бытовой техники cos φ ≈ 0,7–0,8). Если производитель не разделяет номинальную и пиковую мощность, заявленная величина обычно является пиковой — рабочий номинал ниже. Типы инверторов (сетевой, гибридный, автономный, микроинвертор) — в справочнике «Инвертор для солнечных батарей».
Пример полного расчёта для дома
Дом сезонной эксплуатации (апрель–сентябрь) в средней полосе, автономная станция.
- Потребление. По набору приборов из таблицы Шага 1 — около 5 кВт·ч/сут.
- Инсоляция. Рабочий сезон средней полосы, плоскость массива: ≈ 4,5 пиковых часа, PR 0,75 → 1 кВт даёт ≈ 3,4 кВт·ч/сут.
- Массив. 5 ÷ 3,4 ≈ 1,5 кВт; с запасом +30 % → 2 кВт. Панели 550 Вт: 2000 ÷ 550 ≈ 4 шт (или 5 × 400 Вт).
- Инвертор. Пиковая одновременная нагрузка с учётом пусков холодильника и насоса ≈ 3–3,5 кВт → инвертор 5 кВт (пиковая мощность 2× номинала перекрывает пуск).
- Аккумуляторы. Автономия 1 сутки, банк 24 В, LiFePO4 (DoD 0,8), КПД 0,9: 5000 ÷ (24 × 0,8 × 0,9) ≈ 290 Ач при 24 В.
- Контроллер. Массив 2 кВт при 24 В → ток ≈ 80 А, MPPT-контроллер на 80–100 А.
Итог: массив 2 кВт (4 панели по 550 Вт), инвертор 5 кВт, банк LiFePO4 24 В × 300 Ач, MPPT-контроллер 80–100 А. Смежные расчёты — выбор сечения DC-проводки по току массива в справочнике «Как рассчитать сечение кабеля по нагрузке» и соответствие мощности и тока в справочнике «Таблицы мощности и тока».
Нормативная база
- ГОСТ Р 70787-2023 — технические требования к фотоэлектрическим солнечным станциям (параметры системы, на которые опирается расчёт).
- ГОСТ Р 58649-2019 — измерение вольт-амперной характеристики фотоэлектрических батарей (определение Pmax, Voc, Isc, используемых при расчёте массива).
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
❓ Как рассчитать солнечную электростанцию?
Расчёт идёт по четырём величинам последовательно. Сначала определяют суточное потребление (кВт·ч/сут) — по счётчику или по мощности приборов и времени их работы. Затем находят мощность массива: потребление ÷ (инсоляция × PR 0,75), с запасом +20–30 %. Ёмкость аккумуляторов считают под нужную автономию: потребление (Вт·ч) × дни ÷ (напряжение банка × DoD × КПД). Мощность инвертора выбирают по пиковой одновременной нагрузке с учётом пусковых токов. Для автономной станции расчёт ведут по «худшему месяцу» (декабрь–январь).
❓ Сколько нужно солнечных панелей для дома?
Зависит от потребления и региона. Для средней полосы в рабочий сезон дом на 5 кВт·ч/сут закрывают около 4 панелей по 550 Вт — массив ~2,2 кВт (с запасом), на 10 кВт·ч/сут — 6–9 панелей (массив ~3,3 кВт), на 15 кВт·ч/сут — 10–13 панелей (массив ~5 кВт). Для круглогодичной автономии массив увеличивают в 2–4 раза под зимний минимум солнца или оставляют резервный источник на зиму.
❓ Сколько панелей на 1 кВт?
Число панелей на 1 кВт массива равно 1000 Вт ÷ мощность одной панели: панелей 400 Вт нужно 2–3 шт (2,5), панелей 550 Вт — 2 шт (1,8), панелей 300 Вт — 3–4 шт, панелей 100 Вт — 10 шт. Площадь массива зависит от КПД панели — примерно 4–7 м² на 1 кВт, у мощных монокристаллических меньше.
❓ Как рассчитать количество аккумуляторов?
Ёмкость банка (Ач) = суточное потребление (Вт·ч) × дни автономии ÷ (напряжение банка × DoD × КПД). Для 5 кВт·ч/сут, автономии 1 сутки, банка 24 В, LiFePO4 (DoD 0,8) и КПД 0,9 нужно около 290 Ач. Свинцовым АКБ (AGM/GEL) при DoD 0,5 потребуется почти вдвое больше — около 460 Ач. Число батарей в банке: последовательно — напряжение банка ÷ напряжение батареи, параллельно — требуемая ёмкость ÷ ёмкость одной батареи. На морозе добавляют запас 20–30 %.
❓ Сколько энергии вырабатывает солнечная панель в день?
Панель 400 Вт в реальных условиях даёт 1,2–1,6 кВт·ч в сутки (теоретический максимум ~2 кВт·ч), панель 550 Вт — около 1,6–2,2 кВт·ч. Суточная выработка = мощность панели (кВт) × инсоляция (ч) × PR 0,75. Летом в средней полосе панель отдаёт в 8–12 раз больше, чем в декабре–январе; на юге РФ выработка в 1,5 раза выше, чем на северо-западе.