Теплица на участке от солнечной панели: полив, проветривание и подсветка — что реально запитать
Теплица на участке потребляет мало: капельный полив с насосом на 12 В, вентилятор или привод проветривания, контроллер и датчики. Всё это работает днём, поэтому одна–две панели по 100–200 Вт, контроллер заряда и небольшой аккумулятор 12 В закрывают её с весны до осени. Нужная энергия — порядка 210 Вт·ч в сутки, а панель в 200 Вт даёт в мае около 0,84 кВт·ч в сутки. Обогрев и полноценная досветка от такой системы невозможны: это киловатты, а не десятки ватт.
Ниже — расчёт на конкретном примере, схема и честное объяснение, почему греть теплицу панелями не стоит. Фермерскую и тепличную тематику для бизнеса мы разбирали отдельно в статье про солнечные панели для агробизнеса; здесь речь о любительской теплице.
Что реально запитать от панели
Из всего, что обычно есть в теплице, от малой солнечной системы работают:
- Насос капельного полива на 12 В. Мощность типично десятки ватт (условно 40 Вт), включается на час в сутки или по таймеру.
- Вентилятор проветривания на 12 В (условно 20 Вт), работает в жаркие часы.
- Контроллер полива, датчики влажности и температуры. Единицы ватт круглосуточно.
- Привод форточки (линейный электропривод) — потребляет только в момент движения.
Не потянет система из одной–двух панелей: электрический обогрев, нагрев воды для полива, мощную досветку фитолампами на всё освещение. Тепло и свет требуют на порядок и больше энергии, чем полив и вентиляция, а о том, что дают малые панели, можно прочитать в статье про панель 100 Вт: что питает и сколько даёт.
Расчёт нагрузки и панели
| Нагрузка | Мощность | Часов в сутки | Вт·ч в сутки |
|---|---|---|---|
| Насос полива 12 В | 40 Вт | 1 | 40 |
| Вентилятор проветривания | 20 Вт | 6 | 120 |
| Контроллер полива и датчики | 2 Вт | 24 | 48 |
| Итого | около 210 |
Мощности условные; свои возьмите из паспортов приборов. Теперь панель. Возьмём 200 Вт и месячную выработку Минска по PVGIS:
- Май: 129,5 кВт·ч с 1 кВт за месяц, то есть 129,5 ÷ 31 ≈ 4,18 кВт·ч в сутки с 1 кВт. С панели 200 Вт: 4,18 × 0,2 ≈ 0,84 кВт·ч, то есть 840 Вт·ч в сутки.
- Апрель: 120,4 ÷ 30 ≈ 4,0 кВт·ч в сутки с 1 кВт, с панели 200 Вт — около 0,8 кВт·ч, 800 Вт·ч.
- Потребление 210 Вт·ч в сутки, то есть выработка превышает нужное в 3,5–4 раза. Запас закрывает потери в проводах, контроллере, пасмурные дни и старение.
Аккумулятор рассчитываем на два пасмурных дня без заряда: 0,21 кВт·ч × 2 = 0,42 кВт·ч. Делим на КПД системы 0,85 и на напряжение 12,8 В: 0,42 ÷ 0,85 ÷ 12,8 ≈ 0,039 кА·ч, то есть около 39 А·ч. Поэтому берут LiFePO4 12 В на 50 А·ч (около 640 Вт·ч). Пасмурные дни в апреле–сентябре в Беларуси случаются подряд, и запас на двое суток — разумный минимум. Для общих оценок есть калькулятор станции.
Схема: панель, контроллер, аккумулятор, нагрузки на 12 В
Схема состоит из четырёх узлов и обходится без инвертора:
- Панель 100–200 Вт (или две панели по 100 Вт).
- Контроллер заряда. Для панели 200 Вт при 12 В ток заряда около 14–17 А, поэтому берут контроллер на 20 А; как подбирать его по току — в статье как выбрать контроллер заряда по току. Контроллеры есть в разделе контроллеров заряда.
- Аккумулятор 12 В: LiFePO4 на 50 А·ч подходит по расчёту выше. Свинцовый тоже возможен, но рабочая глубина разряда у него меньше, и ёмкость нужно брать больше.
- Нагрузки на 12 В напрямую от клемм нагрузки контроллера или через плавкий предохранитель.
Каждая ветвь защищена своим предохранителем; кабель выбирают по току и длине, чтобы потери на проводах были небольшими: на 12 В токи в 4 раза выше, чем на 48 В при той же мощности.
Почему на теплице лучше 12 В, а не 220 В
- Безопасность. В теплице влажно, земля мокрая, растения поливают из шланга. Напряжение 12 В не опасно при касании, а сеть 230 В в таких условиях требует УЗО и качественной проводки.
- КПД. Инвертор тратит часть энергии на себя и работает на холостом ходу даже без нагрузки; для 210 Вт·ч в сутки это существенно. Прямое питание 12 В от аккумулятора избавляет от этих потерь.
- Простота. Не нужно тянуть кабель из дома или разрешение на подключение; система автономна и переносима.
Если же на участке уже есть станция или сеть 230 В, подключать теплицу к ней вполне допустимо. Автономность и освещение участка от малых панелей разбирались в статье про освещение и видеонаблюдение на солнце, а полив из скважины — в статье про солнечный насос и полив.
Проветривание без электричества и где ставить панель
Термоприводы форточек работают без электричества: цилиндр с наполнителем расширяется при нагреве и открывает фрамугу, а при остывании закрывает. Для дачи, где нет желания возиться с электрикой, это самое простое решение. Усилие, диапазон температур и размер окна указывает изготовитель привода. Электрический вентилятор от панели полезен там, где одного открытия форточек мало или нужна принудительная вытяжка.
Панель не стоит ставить на крышу теплицы: она затенит растения. Лучше разместить её рядом, на юг, под наклоном, о котором мы писали для Минска: оптимальный — около 39°. Для сезона с апреля по сентябрь допустим и более пологий. Панель должна быть выше мелких кустов и не затеняться деревьями и стенами.
Аккумулятор зимой
Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы нельзя заряжать при температуре ниже 0 °C. В апреле и начале мая ночные заморозки возможны, поэтому батарею хранят в утеплённом ящике или в доме, а система должна быть с защитой от заряда на холоде (это умеют батареи с BMS, указанные в паспорте). На зиму аккумулятор снимают и держат в тёплом помещении примерно наполовину заряженным; рекомендации по хранению — в паспорте изделия. Панель может остаться на улице, но отключённой.
Почему не надо греть теплицу панелями
Посчитаем. Обогрев теплицы электричеством мощностью 2 кВт на 10 часов за ночь — это 2 × 10 = 20 кВт·ч в сутки. В декабре 1 кВт панелей даёт 19,1 ÷ 31 ≈ 0,6 кВт·ч в сутки. Чтобы покрыть 20 кВт·ч, понадобилось бы 20 ÷ 0,6 ≈ 32 кВт панелей. Панель 200 Вт даёт зимой всего около 0,12 кВт·ч в сутки. Даже в апреле, когда выработка велика, обогрев в заморозки требует во много раз больше, чем панели дают за день, да ещё и ночью, когда они не работают.
Поэтому для подогрева теплицы используют другое: утеплённые стены, аккумуляторы тепла (бочки с водой), биотопливо, печи. А панели берут на задачи, где энергии нужно немного, — полив и вентиляцию. Общие принципы автономных систем описаны на странице автономной СЭС, а переносные модули — в разделе портативных солнечных панелей.
Частые вопросы
Хватит ли одной панели 100 Вт для теплицы?
Для нагрузки около 210 Вт·ч в сутки хватит и 100 Вт: в мае она даст около 0,4 кВт·ч. Запас получается меньше, чем с 200 Вт, поэтому в пасмурную погоду аккумулятор будет разряжаться глубже.
Нужен ли аккумулятор, если все нагрузки днём?
Желателен: он сглаживает облачность и питает контроллер ночью. Для одного вентилятора, работающего прямо от панели в солнечные часы, можно обойтись без аккумулятора, но тогда в тучу вентилятор замедлится или остановится.
Можно ли поставить панель прямо на теплицу?
Можно, но она затенит растения. Лучше ставить рядом на отдельной опоре.
Что делать с аккумулятором на зиму?
Снять и хранить в тёплом помещении в частично заряженном состоянии, как указано в паспорте. Зимой при морозе LiFePO4 не заряжают.