Холодильник от солнечной панели и аккумулятора: сколько нужно на сутки и на три дня без сети
Бытовой холодильник класса A+…A++ расходует порядка 0,6–1,2 кВт·ч в сутки; точное число — на энергетической этикетке, где годовой расход делят на 365. С учётом КПД инвертора, его холостого хода и глубины разряда на сутки хватает батареи около 1,5–2 кВт·ч, на три дня — около 4–5 кВт·ч. Солнечные панели нужны, чтобы эти кВт·ч возвращать, и от сезона зависит их мощность: летом достаточно нескольких сотен ватт, а в декабре в Беларуси на тот же холодильник уходит почти 3 кВт панелей. Ниже расчёт по шагам.
Сколько потребляет холодильник в сутки
На энергетической этикетке указан годовой расход в кВт·ч. Чтобы получить суточный, делят на 365. Для холодильника с этикеткой 300 кВт·ч/год это 300 / 365 ≈ 0,82 кВт·ч в сутки. Это значение измерено в лабораторных условиях при комнатной температуре около 25 °C; на жаркой даче с ящиком в тени оно будет выше, а в прохладной кладовой ниже.
Для разных холодильников:
- 200 кВт·ч/год: 200 / 365 ≈ 0,55 кВт·ч в сутки;
- 300 кВт·ч/год: ≈ 0,82 кВт·ч;
- 400 кВт·ч/год: 400 / 365 ≈ 1,10 кВт·ч.
Эти значения — энергия на выходе инвертора, то есть то, что потребляет сам холодильник. Дальше нужно прибавить потери.
Потери: инвертор и его холостой ход
Холодильник работает от переменного тока 220 В, поэтому между батареей и им стоит инвертор. У него два вида потерь, и второй часто недооценивают.
- КПД преобразования. Для оценки возьмём 0,9. Холодильник на 0,82 кВт·ч в сутки заберёт из батареи 0,82 / 0,9 ≈ 0,91 кВт·ч.
- Холостой ход. Инвертор потребляет энергию, даже когда нагрузка выключена: в паспорте это строка «собственное потребление» или «no-load». Для расчёта возьмём условно 30–50 Вт для мощного гибридного инвертора. За сутки: 30 Вт × 24 ч = 0,72 кВт·ч, 50 Вт × 24 ч = 1,2 кВт·ч.
Получается неприятный вывод: при холостом ходе 40 Вт инвертор тратит в сутки 0,96 кВт·ч, то есть больше, чем сам холодильник. Поэтому для одного холодильника нужен небольшой инвертор или станция с низким холостым ходом: точное число смотрите в паспорте прибора. Для дальнейшего расчёта возьмём вариант с маленьким инвертором и холостым ходом 20 Вт: 20 Вт × 24 ч = 0,48 кВт·ч в сутки. Это условное значение для примера.
Расчёт ёмкости батареи на сутки и на три дня
Шаги: расход холодильника с учётом КПД, плюс холостой ход, затем деление на допустимую глубину разряда. Для LiFePO4 возьмём 85 % (в пределах 80–90 %).
Для холодильника 300 кВт·ч/год: 0,82 / 0,9 ≈ 0,91; плюс 0,48 даёт 1,39 кВт·ч из батареи в сутки; делим на 0,85 и получаем 1,39 / 0,85 ≈ 1,64 кВт·ч ёмкости на сутки и 1,64 × 3 ≈ 4,9 кВт·ч на три дня.
| Холодильник, кВт·ч/год | Из батареи в сутки, кВт·ч | Ёмкость на сутки, кВт·ч | Ёмкость на 3 дня, кВт·ч |
|---|---|---|---|
| 200 | 0,55 / 0,9 + 0,48 ≈ 1,09 | 1,09 / 0,85 ≈ 1,3 | ≈ 3,8 |
| 300 | 0,82 / 0,9 + 0,48 ≈ 1,39 | 1,39 / 0,85 ≈ 1,6 | ≈ 4,9 |
| 400 | 1,10 / 0,9 + 0,48 ≈ 1,70 | 1,70 / 0,85 = 2,0 | 6,0 |
Для сравнения: модуль LiFePO4 на 100 А·ч при 51,2 В — 5,12 кВт·ч, то есть три дня холодильнику в среднем почти вся его ёмкость. На сколько хватит батарей разной ёмкости, показано в статье на сколько хватит аккумулятора 100 и 200 А·ч, а свою нагрузку можно проверить в калькуляторе автономности.
Панели: сколько мощности нужно летом, осенью и в декабре
Панели должны возвращать за день то, что холодильник взял из батареи, с запасом на потери заряда (КПД заряда LFP возьмём 0,95). Для холодильника 300 кВт·ч/год это 1,39 / 0,95 ≈ 1,46 кВт·ч в сутки.
Выработка Минска по PVGIS, кВт·ч на 1 кВт панелей в месяц: июнь 134,3, октябрь 62,8, декабрь 19,1. На сутки: июнь 134,3 / 30 ≈ 4,48; октябрь 62,8 / 31 ≈ 2,03; декабрь 19,1 / 31 ≈ 0,62. Эти значения уже учитывают потери системы и усреднены по месяцу, а в пасмурные дни выработка существенно ниже.
| Холодильник, кВт·ч/год | Нужно с панелей в сутки, кВт·ч | Панели летом (июнь), кВт | Панели осенью (октябрь), кВт | Панели в декабре, кВт |
|---|---|---|---|---|
| 200 | 1,09 / 0,95 ≈ 1,15 | 1,15 / 4,48 ≈ 0,26 | 1,15 / 2,03 ≈ 0,57 | 1,15 / 0,62 ≈ 1,9 |
| 300 | 1,39 / 0,95 ≈ 1,46 | 1,46 / 4,48 ≈ 0,33 | 1,46 / 2,03 ≈ 0,72 | 1,46 / 0,62 ≈ 2,4 |
| 400 | 1,70 / 0,95 ≈ 1,79 | 1,79 / 4,48 ≈ 0,40 | 1,79 / 2,03 ≈ 0,88 | 1,79 / 0,62 ≈ 2,9 |
Вывод честный: летом холодильнику хватает 300–400 Вт панелей, осенью около 1 кВт, а зимой автономный холодильник от солнца в Беларуси — дорогое удовольствие: для суточных 1,8 кВт·ч в декабре нужно около 2,9 кВт панелей. Если нужна круглогодичная работа, обычно разумнее оставить подключение к сети, а панели и накопитель использовать как резерв и экономию, как описано в статье про автономный дом зимой. Для расчёта по часам смотрите почасовой баланс батареи.
Пусковой ток компрессора и инвертор
В работе холодильник берёт порядка 100–150 Вт, но при пуске компрессора ток в несколько раз выше, пусть и на доли секунды. Инвертор должен выдержать этот пик: проверяйте в паспорте перегрузочную способность на короткое время и чистоту синусоиды. Для компрессора лучше инвертор с чистым синусом, потому что модифицированный синус греет двигатель и может его повредить. Холодильники с инверторным компрессором запускаются мягче и обычно легче для маленьких приборов. Как оценивать пуск, описано в статье про пусковые токи насоса и компрессора.
Морозильный ларь, неотапливаемая дача и портативная станция
- Ларь против шкафа. У морозильного ларя при открытии теряется меньше холода, потому что холодный воздух тяжелее и остаётся внутри; обычно при той же ёмкости он экономичнее вертикального морозильника. Реальное потребление смотрите на этикетке.
- Неотапливаемая дача. LiFePO4 нельзя заряжать при температуре ниже 0 °C, а зимой в неотапливаемом доме батарея остынет. Нужен отапливаемый отсек или перенос батареи, иначе зарядка зимой не пойдёт, и гарантия проблемы не покроет.
- Короткие отключения в городе. Для них достаточно портативной станции на розетке 220 В: холодильник на пару часов легко держится на ней. Подробнее о таких станциях — в разделе портативных зарядных станций, а сколько раз такая станция заряжает мелкую технику, в статье про ноутбук и телефон.
Нужен ли вообще аккумулятор для холодильника
Закрытый холодильник сам держит холод: в холодильной камере порядка нескольких часов, в полностью загруженной морозильной — заметно дольше, пока дверцу не открывают. Если отключения длятся несколько часов, батарея может быть и не нужна: достаточно не открывать дверцу. Если отключения бывают на сутки и больше, или холодильник стоит на даче без постоянных хозяев, тогда батарея и панели оправданы. Если нужна полноценная автономность дома, смотрите автономную станцию.
Частые вопросы
Сколько аккумулятора нужно, чтобы холодильник проработал три дня?
Для холодильника с годовым расходом 300 кВт·ч около 5 кВт·ч ёмкости при условии маленького инвертора и холостом ходе 20 Вт. Если инвертор мощный и тратит на холостом ходу 40–50 Вт, нужно больше.
Хватит ли одной солнечной панели на холодильник?
Летом одной панели на 400–600 Вт в солнечные дни может хватить, но только вместе с батареей и в тёплое время. Зимой одной панели недостаточно.
Подойдёт ли для холодильника портативная электростанция?
Для коротких отключений да, если её мощность и ёмкость перекрывают потребление и пик пуска компрессора. На несколько суток без сети потребуется заметно больше ёмкости.
Почему инвертор тратит энергию, когда холодильник не работает?
Инвертор держит под напряжением собственную электронику и выходные цепи. Это постоянное потребление указано в паспорте как собственное потребление, и при небольшой нагрузке оно может быть сравнимо с потреблением самого холодильника.