Солнечная панель и аккумулятор для дачи — как посчитать мощность

Панель для дачи считают по формуле Pпан = E / (H · k). Суточное потребление E в ватт-часах делят на «пиковые солнечные часы» H для вашей местности и сезона и на коэффициент потерь k.

Для Москвы по данным PVGIS при наклоне 40° к югу H составляет 5,38 в июле и 0,64 в декабре. Поэтому для 98 Вт·ч в сутки летом хватит панели около 26 Вт, а круглый год понадобится около 190–220 Вт.

Ёмкость аккумулятора считают отдельно: C = E · N / (Uак · DoD · η).

Ниже — пример суточного потребления, расчёт аккумулятора и панели по месяцам, выбор угла наклона, контроллер, провода и ошибки, из-за которых система не тянет зимой.

Что и зачем считать

Для автономной системы — освещение, насос, зарядка телефонов, маломощный контроллер — нужно три числа: сколько энергии вы тратите в сутки, какой аккумулятор её запасёт и какая панель её восполнит за светлое время.

Ошибка в любом звене приводит к тому, что аккумулятор разряжается зимой «в ноль» или панель покупается вдвое больше нужного.

Шаг 1. Суточное потребление

Для каждого потребителя умножьте мощность на время работы и сложите:

E = Σ (P × t), Вт·ч в сутки.

Пример (условный): светодиодная лента 12 Вт × 4 ч = 48 Вт·ч; насос 60 Вт × 0,5 ч = 30 Вт·ч; зарядка телефонов 10 Вт × 2 ч = 20 Вт·ч. Итого E = 98 Вт·ч.

Мощность приборов можно прикинуть с помощью калькулятора мощности бытовых приборов или измерить ваттметром.

Если вы питаете устройство от 12 В через инвертор на 230 В, добавьте потери инвертора. Они зависят от модели, смотрите паспорт: чем меньше нагрузка, тем хуже КПД.

Шаг 2. Ёмкость аккумулятора

Ёмкость в ампер-часах:

C = E × N / (Uак × DoD × η)

• 
  N— на сколько суток без солнца нужна автономия (обычно 2–3).
• 
  Uак— напряжение аккумулятора (12 В).
• 
  DoD— допустимая глубина разряда. Для свинцовых аккумуляторов её ограничивают, чтобы не сократить срок службы; точное значение берите из паспорта батареи.
• 
  η— КПД цепи (потери в проводах, контроллере, инверторе); на практике закладывают заметный запас.

Для литий-железо-фосфатных аккумуляторов допустимый разряд обычно выше, но тоже по паспорту.

Пример: E = 98 Вт·ч, N = 2, Uак = 12 В, DoD = 0,5, η = 0,85. Тогда C = 98 × 2 / (12 × 0,5 × 0,85) ≈ 38 А·ч. Берём ближайший стандартный на 40–55 А·ч.

Перевод мА·ч в А·ч — в калькуляторе.

Шаг 3. Мощность солнечной панели

Панель должна за светлое время восполнить суточное потребление:

Pпан = E / (H × k)

• 
  H— «пиковые солнечные часы» в сутки: это энергия солнечного излучения на плоскость панели, выраженная в кВт·ч/м² за день. Это не продолжительность светового дня, а время, за которое панель при освещённости 1000 Вт/м² дала бы ту же энергию.
• 
  k— суммарный коэффициент потерь: нагрев панели, затенение, контроллер, провода, грязь. Здесь взят условный k = 0,7.
• 
  Pпан— номинальная мощность панели, Вт.

Значения H берите из справочников инсоляции или сервиса PVGIS Европейской комиссии (JRC).

Инсоляция для средней полосы

Таблица ниже — данные PVGIS (база PVGIS-SARAH2, усреднение 2005–2020) для точки в Москве (55,75° с. ш., 37,62° в. д.) при панели, повёрнутой на юг. H — среднесуточная энергия излучения на плоскость панели, кВт·ч/м² в сутки.

Месяц	H при наклоне 40°	H при наклоне 60°
Январь	1,14	1,30
Февраль	2,11	2,29
Март	3,27	3,31
Апрель	4,55	4,33
Май	5,36	4,85
Июнь	5,62	4,97
Июль	5,38	4,81
Август	5,02	4,69
Сентябрь	3,59	3,55
Октябрь	1,87	1,94
Ноябрь	0,88	0,96
Декабрь	0,64	0,73

Для других городов запросите значения в PVGIS для своих координат.

Мощность панели по месяцам

Пример (условный): E = 98 Вт·ч, k = 0,7. Pпан = 98 / (H × 0,7).

Режим	H	Pпан
Июль, наклон 40°	5,38	98 / (5,38 × 0,7) ≈ 26 Вт
Сентябрь, наклон 40°	3,59	98 / (3,59 × 0,7) ≈ 39 Вт
Декабрь, наклон 40°	0,64	98 / (0,64 × 0,7) ≈ 219 Вт
Декабрь, наклон 60°	0,73	98 / (0,73 × 0,7) ≈ 192 Вт

Вывод: расчёт ведут по худшему сезону использования. Для дачи только с мая по сентябрь панели на 40–60 Вт хватит. Для круглогодичной работы нужна панель в разы мощнее, либо потребление нужно снижать.

Проверьте расчёт нашим калькулятором солнечной панели.

Угол наклона

По таблице видно, что зимой наклон 60° даёт больше, чем 40° (в декабре 0,73 против 0,64), а летом наоборот (в июне 4,97 против 5,62). При вертикальной установке (90°) зимой получается 0,73 в декабре и 1,28 в январе по тем же данным PVGIS, но летом заметно меньше.

Поэтому для сезонной дачи ставят более пологий наклон, а для круглогодичной системы — более крутой.

Контроллер заряда

Между панелью и аккумулятором обязательно ставят контроллер заряда: он не даёт перезарядить батарею и отключает нагрузку при глубоком разряде.

Контроллеры бывают двух типов: PWM — простые и дешёвые, и MPPT — они подбирают рабочую точку панели, но стоят дороже. Какой нужен, зависит от напряжения панели и аккумулятора, а ток контроллера выбирают по паспорту панели с запасом.

Напряжение холостого хода панели больше номинального. Убедитесь, что вход контроллера рассчитан на него: оно указано в паспорте панели.

Сечение проводов

Ток 12 В системы велик даже при небольших мощностях: 100 Вт — это 100 / 12 ≈ 8,3 А. Тонкие провода дают падение напряжения и греются.

Пример (условный): ток 10 А, длина трассы туда и обратно 10 м, медь сечением 4 мм² с удельным сопротивлением 0,0175 Ом·мм²/м (справочное значение). Сопротивление R = 0,0175 · 10 / 4 ≈ 0,044 Ом, падение 10 · 0,044 ≈ 0,44 В, то есть около 3,6 % от 12 В.

Сечение выбирайте по длине трассы и току; для этого есть калькулятор сечения кабеля.

Типовые ошибки

Что в итоге

Расчёт сводится к трём шагам: суточная энергия, ёмкость аккумулятора с запасом по глубине разряда и мощность панели по худшему сезону. Закладывайте запас и не забывайте о предохранителе и контроллере.

Для маломощных узлов — например, датчиков на микроконтроллере — этот же подход работает в меньшем масштабе; пример — ESP32 на солнечной батарее.

Частые вопросы

Какая солнечная панель нужна для дачи?

Зависит от потребления и сезона. По формуле Pпан = E / (H · k): для 98 Вт·ч в сутки в июле под Москвой нужно около 26 Вт, в сентябре около 39 Вт, в декабре около 190–220 Вт.

Для дачи только на тёплый сезон хватит 40–60 Вт. Данные H — по PVGIS для вашей точки.

Сколько часов солнца зимой в Подмосковье?

Речь о пиковых солнечных часах. По PVGIS для Москвы при панели на юг в декабре 0,64 ч при наклоне 40° и 0,73 ч при 60°, в январе 1,14 и 1,30 ч.

Это в разы меньше летних 5,4–5,6 ч, поэтому зимой панель даёт мало.

Нужен ли MPPT-контроллер?

Для небольших систем часто хватает PWM, но решение зависит от напряжения панели и аккумулятора. MPPT подбирает рабочую точку панели и стоит дороже.

Процент выигрыша зависит от условий и модели, поэтому берите значение из паспорта конкретного контроллера.

Как рассчитать аккумулятор для дачи?

C = E · N / (Uак · DoD · η). Для E = 98 Вт·ч, двух суток автономии, 12 В, DoD = 0,5 и η = 0,85 получается около 38 А·ч.

Берите ближайший больший стандартный номинал. Глубину разряда смотрите в паспорте аккумулятора.

Под каким углом ставить панель?

Для лета выгоднее около 40°, для зимы около 60° и круче: по PVGIS в декабре 0,73 при 60° против 0,64 при 40°.

Для круглогодичной системы выбирайте более крутой наклон, для сезонной дачи — более пологий.

Калькуляторы для автономного питания

• Солнечная панель и аккумуляторМощность панели, ёмкость аккумулятора и ток контроллера по суточному потреблению
• Перевод mAh ↔ AhЁмкость аккумулятора и время работы от неё
• Мощность бытовых приборовТок, мощность и нагрузка на линию
• Сечение провода и кабеляМинимальное сечение по допустимому току и по падению напряжения