Автономная солнечная система должна пережить самые короткие дни и несколько пасмурных подряд. Отсюда два расчёта: аккумулятор на дни без солнца и панели, которые в худший месяц покрывают суточный расход. Третий — проверка, что цепочка панелей не сожжёт контроллер на морозе. Калькулятор делает все три; нагрузку удобно сначала собрать в калькуляторе бюджета питания.
Аккумулятор и панели
Eсут — расход за сутки, Вт·ч; N — дней автономии; DoD — допустимая глубина разряда; H — суточная радиация на плоскость панели в кВт·ч/м², численно равная числу часов при 1000 Вт/м² (условия STC, при которых указана мощность панели); η — доля энергии панели, дошедшая до нагрузки. Это энергетический баланс, а не стандартная методика: КПД вы задаёте сами — в нём контроллер (у Victron SmartSolar пиковый 98 %), заряд-разряд аккумулятора, провода, загрязнение и нагрев панелей.
Глубину разряда выбирают по химии и ресурсу: у свинцовых аккумуляторов число циклов сильнее всего зависит от глубины разряда (Yuasa NP, рис. 32), а на холоде ёмкость падает (рис. 4). Для литиевых сборок см. калькулятор сборки 18650 и статью о LiFePO4.
Инсоляция по PVGIS
Суточная радиация на плоскость с оптимальным наклоном, кВт·ч/м², среднее за 2005–2023 годы:
| Город | Наклон | Декабрь | Март | Июнь | Сентябрь | За год |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Москва | 41° | 0,69 | 3,29 | 5,67 | 3,52 | 3,29 |
| Санкт-Петербург | 43° | 0,34 | 3,36 | 5,81 | 3,19 | 3,14 |
| Казань | 41° | 0,7 | 4,26 | 6,01 | 3,75 | 3,71 |
| Краснодар | 35° | 1,89 | 3,65 | 6,16 | 5,42 | 4,33 |
| Екатеринбург | 45° | 0,99 | 4,39 | 5,61 | 3,58 | 3,64 |
| Новосибирск | 43° | 1,17 | 4,56 | 6,08 | 4,28 | 3,96 |
| Владивосток | 45° | 4,34 | 6,13 | 4,54 | 5,21 | 5,02 |
Для Москвы, Санкт-Петербурга и Краснодара — спутниковая база PVGIS-SARAH3, для остальных — реанализ PVGIS-ERA5, он менее точен. Разница между декабрём и июнем в Москве — восемь раз, в Петербурге — семнадцать. По умолчанию калькулятор берёт худший месяц выбранного города — для европейской части России это декабрь, а для Владивостока — июль. Для своего места возьмите значение в PVGIS и выберите «Своё значение». Суточные значения — месячные суммы PVGIS, делённые на число дней (февраль — 28).
Данные об инсоляции: PVGIS © European Union, 2001–2026, лицензия CC BY 4.0; месячные суммы пересчитаны в средние суточные.
Контроллер
Напряжение холостого хода растёт на холоде, и на рассвете в мороз панель ещё не нагрелась (Sandia SAND2001-0674):
Оно должно быть меньше предела контроллера по Voc. Ток короткого замыкания массива умножают на 1,25 — около полудня облучённость бывает выше 1000 Вт/м², а для проводов и предохранителей ещё на 1,25, всего 1,56. MPPT-контроллеру Victron нужно напряжение панелей выше Uакб + 5 В для старта. Калькулятор проверяет это с напряжением дозаряда 14,4 В на каждые 12 В и с Vmp цепочки при самой высокой температуре элементов: даташит BlueSolar даёт коэффициент для Voc (−0,35 %/°C) и неуточнённый коэффициент «MPP» (−0,45 %/°C); Vmp калькулятор снижает по коэффициенту Voc — это приближение, и если «MPP» относится к напряжению, в жару оно ещё ниже. Контроллер должен поддерживать напряжение системы: MPPT 75/15 рассчитан только на 12 и 24 В. Ток заряда Pη/Uакб не должен превышать номинал, иначе контроллер просто ограничит мощность. ШИМ-контроллер подключает панель к аккумулятору напрямую, и она отдаёт около Imp · Uакб.
Пример
Датчики и роутер расходуют 240 Вт·ч в сутки, 12 В, три дня автономии, свинцовый аккумулятор до 50 %, КПД 80 %. Аккумулятор — 120 А·ч. Две панели Victron BlueSolar 115 Вт последовательно на MPPT 100/20: Voc 46,6 В при 25 °C и 55,6 В при −30 °C, ток заряда 15,3 А при полном солнце. В апреле в Москве (4,5 кВт·ч/м²) хватило бы 67 Вт панелей, массив 230 Вт даёт 828 Вт·ч в сутки и восстанавливает запас за 1,2 суток. В декабре (0,69) нужно 435 Вт, а 230 Вт дают только 127 Вт·ч: зимой без второго источника система разрядится. Сечение проводов от панелей до контроллера подберёт калькулятор провода.
Частые вопросы
Как рассчитать аккумулятор для солнечной панели?
Ёмкость = суточный расход × дни автономии / (напряжение системы × допустимая глубина разряда). Например, 240 Вт·ч в сутки, три дня без солнца, 12 В и разряд до 50 % дают 240 × 3 / (12 × 0,5) = 120 А·ч. Свинцовый аккумулятор при мелком разряде выдерживает больше циклов, а на холоде отдаёт меньше ёмкости — это учитывают выбором глубины разряда и запасом.
Какая мощность солнечных панелей нужна зимой?
Мощность = суточный расход / (инсоляция × КПД). Инсоляция в кВт·ч/м² за сутки численно равна числу «пиковых солнечных часов» при 1000 Вт/м². В Москве по PVGIS при оптимальном наклоне это 5,67 в июне и 0,69 в декабре: для 240 Вт·ч при КПД 80 % нужно 53 Вт летом и 435 Вт зимой. Для круглогодичной работы считают по худшему месяцу.
Сколько панелей можно соединить последовательно на MPPT-контроллер?
Столько, чтобы напряжение холостого хода цепочки в самый холодный день не превысило предел контроллера. Voc растёт на холоде: при −0,35 %/°C и −30 °C — на 19 %. Две панели Victron 115 Вт дают 46,6 В при 25 °C и 55,6 В на морозе — подходят к контроллеру на 75 и 100 В, четыре (111 В) — уже ни к одному из них. Нижняя граница — Uакб + 5 В для старта Victron SmartSolar, причём Uакб при дозаряде 14,4 В на 12 В, а Vmp в жару ниже паспортного: одна 115-ваттная панель при 70 °C даёт около 16 В — мало для MPPT на 12-вольтовой АКБ.
Чем MPPT лучше ШИМ-контроллера?
ШИМ-контроллер подключает панель прямо к аккумулятору, и она работает при напряжении АКБ, отдавая примерно Imp × Uакб вместо полной мощности. Панель на 115 Вт с Imp 6,04 А на 12-вольтовом аккумуляторе даёт около 72 Вт. MPPT держит панель в точке наибольшей мощности и понижает напряжение до нужного — поэтому к нему можно подключать последовательные цепочки на более высокое напряжение.
Источники
- European Commission, Joint Research Centre. Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) 5.3, расчёт месячной радиации (MRcalc) — месячная радиация на плоскость с оптимальным наклоном, средние за 2005–2023 годы: база PVGIS-SARAH3 для Москвы, Санкт-Петербурга и Краснодара, PVGIS-ERA5 для Казани, Екатеринбурга, Новосибирска и Владивостока; суточные значения — месячная сумма, делённая на число дней месяца (февраль — 28 дней), запрошено 2 ноября 2026 года. Данные об инсоляции: PVGIS © European Union, 2001–2026, лицензия CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/); месячные суммы пересчитаны в средние суточные
- Sandia National Laboratories. J. Wiles. Photovoltaic Power Systems and the National Electrical Code: Suggested Practices (SAND2001-0674, March 2001) — поправка Voc на холод: у кремниевого модуля типично −0,38 %/°C, 595 В при 25 °C дают 719 В при −30 °C; ток КЗ умножают на 1,25 из-за облучённости выше 1000 Вт/м² и ещё на 1,25 для длительного тока — всего 1,56
- Victron Energy. SmartSolar Charge Controllers MPPT 75/10, 75/15, 100/15, 100/20-48 V, datasheet — ток заряда 10/15/15/20 А; наибольшее Voc панелей 75 и 100 В; наибольший ток КЗ панелей 13/15/15/20 А; номинальная мощность панелей при 12 В 145/220/220/290 Вт; напряжение АКБ 12/24 В у 75/10, 75/15 и 100/15, 12/24/48 В у 100/20-48V; заряд «absorption» 14,4 В на 12 В; примечание 1b: контроллер стартует, когда напряжение панелей выше Uакб + 5 В; пиковый КПД 98 %
- Victron Energy. BlueSolar Monocrystalline Panels, datasheet — 115W-12V Mono (SPM041151202) при STC: Pmpp 115 Вт, Vmpp 19,0 В, Impp 6,04 А, Voc 23,32 В, Isc 6,61 А; температурный коэффициент Voc −0,35 %/°C; строка «Temperature coefficient of MPP» −0,45 %/°C не уточняет, мощности это коэффициент или напряжения
- Yuasa Battery (Europe). NP Valve Regulated Lead Acid Battery Manual (Issue 01.12.99) — ёмкость свинцового аккумулятора падает при низкой температуре (рис. 4); число циклов сильнее всего зависит от глубины разряда (рис. 32), поэтому для долгой работы берут аккумулятор большей ёмкости
Встроить калькулятор на свой сайт
Скопируйте код и вставьте его в HTML страницы, статьи или вики. Виджет бесплатный, без рекламы, счётчиков и cookie. Условие одно — ссылка на GAW под рамкой остаётся на месте. Подробнее о виджетах
<iframe src="https://gaw.ru/embed/solar-battery/" title="Калькулятор автономной солнечной системы" width="100%" height="640" style="border:1px solid #e3e5e9;border-radius:8px" loading="lazy" allow="clipboard-write"></iframe>
<p style="margin:6px 0 0;font-size:14px">Калькулятор: <a href="https://gaw.ru/tools/solar-battery/">Калькулятор автономной солнечной системы</a> — GAW.ru</p>Автоподстройка высоты рамки
Если сайт разрешает скрипты, добавьте этот код один раз в любом месте страницы: рамка будет менять высоту вместе с результатом расчёта.
<script>window.addEventListener("message",function(e){if(e.origin!=="https://gaw.ru"||!e.data||e.data.type!=="gaw:embed-height")return;var f=document.querySelectorAll('iframe[src^="https://gaw.ru/embed/"]');for(var i=0;i<f.length;i++)if(f[i].contentWindow===e.source)f[i].style.height=e.data.height+"px"})</script>Обновлено .
Нашли ошибку в расчёте? ·