Как рассчитать off-grid солнечную систему: пошаговое руководство

Чтобы рассчитать автономную (off-grid) солнечную систему, выполните четыре шага: сначала определите суммарное суточное потребление в ватт-часах (Wh). Затем подберите батарейный банк на 2–3 пасмурных дня. Далее рассчитайте массив панелей так, чтобы полностью зарядить банк за ограниченные peak sun hours в вашем регионе. Наконец, выберите инвертор по одновременной пиковой мощности (включая пусковые surges) всех приборов, которые могут работать одновременно.

Четыре шага должны быть сбалансированы. Малый массив — батарея не догоняет после облаков. Малый банк — дневной избыток PV некуда деть. Слабый инвертор — отключение при пуске холодильника или скважинного насоса, даже если в банке ещё есть заряд.

Считайте в порядке нагрузка → батарея → панели → инвертор, чтобы каждый элемент опирался на реальные Wh, а не на догадки. Дополнительно: суточное потребление off-grid и дни автономии.

Шаг 1: суточная энергонагрузка (самый важный шаг)

Каждый компонент off-grid зависит от вашего потребления. Ошибка в этой цифре — главная причина провалов.

Нужна суммарная суточная нагрузка в ватт-часах (Wh).

Список всех приборов: свет, холодильник, насос, зарядки, ТВ, роутер.
Мощность: шильдик или розеточный ваттметр; для циклических нагрузок (холодильник) лог за 48 ч точнее, чем номинал × 24.
Реалистичные часы в сутки: холодильник включён 24/7, но компрессор часто ~8 ч/день.
Умножение: ватты × часы = Wh/день. Суммируйте строки.

Пример профиля нагрузки:

LED-свет (50 Вт) × 4 ч = 200 Wh
Ноутбук (60 Вт) × 6 ч = 360 Wh
Холодильник (150 Вт в работе) × 8 ч = 1 200 Wh
Скважинный насос (800 Вт) × 1 ч = 800 Wh
Итого в сутки: 2 560 Wh (2,56 кВт·ч)

Разделяйте AC-нагрузки (через инвертор, ~10–15% потерь) и DC, которые можно питать напрямую от банка. Используйте лист нагрузок вместо «на глаз».

Шаг 2: батарейный банк

Банк — «бак» off-grid. Он должен покрыть ночь и пасмурные дни.

Дни автономии: сколько дней без солнца? Для постоянного проживания обычно 2–3 дня.
× суточная нагрузка: 2 560 Wh × 2 = 5 120 Wh суммарного запаса.
Потери инвертора (~15%): 5 120 × 1,15 = 5 888 Wh.
Глубина разряда (DoD): LiFePO4 с безопасными 80% → 5 888 / 0,80 = 7 360 Wh.
Ампер-часы (Ah): 7 360 Wh ÷ 24 В = 306 Ah (минимум для системы 24 В).

Для примера — литиевый банк 24 В не менее 310 Ah. См. сколько батарей off-grid и DoD.

Шаг 3: массив солнечных панелей

Панели за один день должны восполнить вчерашний расход плюс запас после облачного дня.

Номинальная мощность не держится весь день — максимум в peak sun hours (PSH), когда солнце высоко.

PSH вашей локации: среднее за зиму (худший месяц), например 3,5 ч в декабре.
Мощность массива: суточная нагрузка (с потерями инвертора) ÷ PSH → 3 000 Wh / 3,5 = 857 Вт.
Потери системы (~25%): жара, кабели, контроллер — закладывайте 75% реальной эффективности → 857 / 0,75 = 1 142 Вт.

Нужно минимум 1 150 Вт массива (например, четыре панели по 300 Вт) для надёжной работы зимой. Подробнее: PSH для sizing и худший месяц.

Шаг 4: инвертор

Инвертор преобразует DC банка в AC 120/240 В. Размер по максимальной одновременной мощности, не по суточным Wh.

Непрерывная нагрузка: сумма ватт всего, что может работать одновременно — холодильник 150 + свет 50 + ТВ 100 + насос 800 = 1 100 Вт.
Пусковые surges: моторы требуют огромный кратковременный пик — насос 800 Вт может просить 2 400 Вт при старте.
Запас 20–25%: не работайте на абсолютном пределе.

При 1 100 Вт непрерывно и пике 2 400 Вт подойдёт pure sine инвертор 3 000 Вт. Напряжение системы: 12 V vs 24 V vs 48 V.

Нагрузки 230/400 В: глубинный насос, электроплита или центральный кондиционер могут потребовать split-phase инвертор или сдвоенные блоки — дороже, и банк должен отдавать высокий пусковой ток. Только бытовые розетки 230 В? Стандартного инвертора часто достаточно; если планируете расширение, выберите класс напряжения заранее. Подробнее: размер инвертора off-grid.

Регулятор заряда и предохранители (кратко)

После массива и банка подберите MPPT по амперам: мощность массива (Вт) ÷ напряжение батареи, округлите вверх; проверьте Voc на морозе ниже предела контроллера. Пример: 1 150 Вт ÷ 24 В ≈ 48 А → на практике MPPT 60 А. Предохранитель Class-T или NH на плюсе банка — не полагайтесь только на тонкий предохранитель у инвертора. См. предохранители и автоматы и размер MPPT.

За рамками базы: что упускают простые гайды

Калькуляторы выдают «идеальные» цифры, но в реальности важны скрытые факторы:

Холостой ход инвертора: 4 000 Вт инвертор может тянуть 40–50 Вт просто включённый — за сутки 1,2 кВт·ч, часто больше современного холодильника. Добавьте в шаг 1.
Зима vs лето: sizing по среднегодовым 5 PSH провалится в декабре при 2,5 PSH. Всегда считайте по худшему месяцу использования.
Лимиты контроллера: 2 000 Вт панелей нельзя повесить на любой банк — MPPT по току (Вт массива ÷ В батареи); учитывайте Voc на морозе.
Реальность генератора: часто дешевле спроектировать ~80% худших погодных сценариев на солнце и 20% закрыть бензиновым/пропановым генератором. Две недели метели только на PV — десятки тысяч лишней ёмкости.
Мониторинг и калибровка: без шунта или BMS с телеметрией вы не увидите, что банк медленно недозаряжается неделями. Заложите место в бюджете для измерения SOC и журнала Wh — это дешевле, чем замена сульфатированного AGM через два сезона.

Если планируете расширение (электрокар, тепловой насос), не покупайте «ровно по расчёту» — оставьте запас по MPPT и предохранителям DC или сразу проектируйте 48 V шину, чтобы не переделывать кабельную систему.

Типичные ошибки sizing

Выбор «инвертора на 3 кВт» или количества панелей на крыше без цепочки Wh → автономия → PSH — частая причина отказов. Параллельное смешивание старых и новых батарей ограничивает банк слабым элементом. Забытые предохранители и сечение кабеля под пиковый ток дают правильные Ah на бумаге, но пожар в проводке. Среднегодовое солнце при зимнем или муссонном проживании — классическая климатическая ошибка.

Перед заказом проверьте, что MPPT выдерживает Voc на морозе для вашей последовательности панелей, а BMS лития допускает зарядный ток ясного дня.

Чек-лист перед покупкой

Дополнительно по шагу 1: что не забыть в листе нагрузок

Учитывайте роутер и модем, зарядные блоки ноутбуков, насос скважины не только «час в день», а реальные циклы давления. Обогреватели и чайники часто недооценивают, потому что работают коротко, но с огромной мощностью. Если планируете инструмент 230 V, заложите его в одновременный пик, а не только в суточные Wh. Для холодильника и морозильника лучше wattmeter на 48–72 часа, чем умножение паспортной мощности на 24.

Пример: загородная хижина на выходные

1. Нагрузка: свет, радио, маленький холодильник, кофеварка — 1 800 Wh/день + 15% инвертор + 300 Wh standby = 2 370 Wh/день эффективно.

2. Банк (12 В): 2 дня автономии → 4 740 Wh; LiFePO4 80% DoD → 5 925 Wh; ÷ 12 В = 493 Ah — две батареи 200 Ah (400 Ah) маловато; 460–500 Ah безопаснее.

3. Солнечный массив: зимние 3,0 PSH → 2 370 / 3,0 = 790 Вт; / 0,75 = 1 053 Вт → три панели по 400 Вт (1 200 Вт).

4. Инвертор: макс. 1 200 Вт одновременно, surge 1 800 Вт → pure sine 2 000 Вт с пиком 4 000 Вт.

Всегда проверяйте пиковые солнечные часы худшего месяца перед заказом панелей.

Частые вопросы

Можно ли кондиционер off-grid?

Да, но система огромная и дорогая — 1 000–2 000 Вт непрерывно и большие surges. Нужен банк 48 В, инвертор 4 000 Вт+ и большой массив. Рекомендуются inverter mini-split — меньше пусковой удар.

Pure sine vs modified sine?

Pure sine — как из сети; modified дешевле, но греет моторы, жужжит в аудио и может убить ноутбуки, CPAP и технику с цифровыми часами. Для дома off-grid — только pure sine.

12 V, 24 V или 48 V?

12 V при инверторе до ~2 000 Вт (фургоны). 24 V — 2 000–3 000 Вт. 48 V — выше 3 000 Вт (целый дом) — меньше ампер, тоньше и безопаснее кабели.

Сколько панелей для зарядки 100 Ah?

12 V 100 Ah = 1 200 Wh. При 4 PSH нужно 300 Вт генерации/день; с 75% реальности → ~400 Вт панелей для полного заряда за хороший день.

MPPT или PWM?

Для жилого off-grid — MPPT, до ~30% эффективнее PWM; лишнее напряжение панелей превращается в полезный ток заряда.

Можно ли размерять компоненты по отдельности?

Не рекомендуется: каждый шаг опирается на предыдущий; параллельно считайте только в калькуляторе для проверки. Покупка инвертера до расчёта Wh/день часто даёт банк слишком малый или избыточный относительно реального массива на крыше.

Нужен ли профессиональный проект?

При стационарном доме с разрешениями, подключением к сети 400 V или сложной кровлей имеет смысл электропроект — математика та же, но монтаж должен соответствовать нормам и местным правилам безопасности.

Можно ли уменьшить банк, если я бываю только по выходным?

Да, если пять дней в неделе нагрузка нулевая — но зимние PSH и минимум 1–2 дня автономии всё равно нужны, иначе в понедельник утром банк будет пуст после дождливых выходных. Не путайте «редкое использование» с «можно экономить на зимнем массиве».

Источники

Следующий шаг: соберите нагрузки, PSH и дни автономии в калькуляторе WattSizing, чтобы согласовать панели, батарею и инвертор. Также: заземление и серия/параллель панелей. После монтажа ведите журнал Wh одну–две недели — расхождение с расчётом быстро покажет забытые standby-нагрузки или неверный PSH.

На других языках: English · Deutsch · Español · Français · العربية · हिन्दी · Bahasa Indonesia · Polski · Português · Svenska · ไทย · Türkçe · Tiếng Việt · 中文

Как рассчитать мощность автономной солнечной системы