Солнечные батареи для частного дома. как выбрать? что учесть?

Выбор аккумулятора

Аккумуляторные батареи относятся к расходникам, нуждающимся в периодической замене. Чтобы они служили как можно дольше, стоит ознакомиться с правилами их выбора:

• Главный показатель АКБ — это его емкость. В зависимости от системы он будет отличаться. Подбирать емкость следует с учетом планируемого энергопотребления.
• Аккумулятор имеет массу других характеристики — бренд, вес, категория, возможность самостоятельной зарядки и срок использования. Основные разновидности АКБ — гелевые, жидко-кислотными и AGM. В случае с солнечными станциями хорошо зарекомендовали себя автомобильные батареи.

Производители солнечных батарей

Иностранными лидерами в производстве солнечных батарей являются:

1. Японские компании Sanyo и Sharp. Sanyo созданы гелиопанели HIT-N230, которые при производительности почти 23 % тоньше вдвое, чем стандартные аналоги. Фирма Sharp известна выпуском мощных трехслойных модулей с КПД от 37 до 44,4 %.
2. Китайская фирма Jinko Solar. Она относится к крупнейшим в мире производителем с полным циклом: выпускает ФЭП в год примерно суммарной мощностью 10 ГВт. Гелиопанели Jinko Solar Eagle PERC с КПД 18 % стоят около 14000 рублей.
3. Южно-корейская Hanwha QCELLS (производит в год панелей на общую мощность до 8 ГВт).
4. Китайские компании: JA Solar (9 ГВт), Trina Solar, RISEN ENERGY (6,6 ГВт), GCL-Poly Energy Holdings (5,4 ГВт), Talesun (4,5 ГВт), Suntech (3,3 ГВт), ZNSHINE Solar (3,2 ГВт).
5. Канадская Canadian Solar.
6. Испанская IES.
7. Американская Sun Power.

Изготовлением и сборкой гелиопанелей в России занимается ряд фирм, среди которых можно выделить следующих:

• SOLBAT;
• Телеком-СТВ;
• РЗМПК (Рязанский завод металлокерамических приборов);
• Хевел;
• Автономные системы освещения (Sun Shines);
• Термотрон-завод.

В России очень распространены солнечные модули и полные комплекты для электростанций китайского производства. Связано это с их меньшей ценой, по сравнению с аналогами от производителей из других стран.

Мой эксперимент по эксплуатации солнечной батареи

Четыре года назад, в августе 2017 года мною был приобретён комплект состоящий из светодиодной лампы, солнечной панели и аккумулятора, на Алиэкспресс.

Заказ светильника на Алиэкспресс

Отметим, что степень защиты солнечной батареи — IP65, это говорит о том, что такой прибор может быть использован при воздействии дождя и снега. Первая цифра в такой кодировке — 6 обозначает полную защиту от пыли, а вторая — 5 предусматривает защиту устройства от воды, направленную струёй с любого направления.

Данные на заказанный мной светильник

Солнечная батарея оснащена датчиком освещённости, что позволяет автоматически включаться лампе вечером при заходе солнца и выключаться утром — при восходе. Таким образом днём производится зарядка аккумулятора, а вечером и ночью его разрядка на освещение.

Внешний вид комплекта светильника

В состав комплекта входит стойка, с помощью которой светильник можно закрепить на вертикальной стене или на трубе. Получается что светильник полностью автономный, не требуется подключение к электрической сети.

В ходе эксплуатации данной модели стало выясняться, что время работы светильника колеблется от двух до четырёх часов. Это никак не соответствует заявленным производителем параметрам. Ведь он указывает, что время разряда от восьми до двенадцати часов. 

Через два года эксплуатации я разобрал этот светильник: снял солнечную панель, удалил аккумулятор. Присоединил данный прибор через блок питания на 6 вольт к сети 220 вольт и устройство, которое через Wi-Fi управляет включением и выключением светильника по восходу и заходу солнца. А также имеется возможность управлять работой светильника через смартфон. 

Предлагаемое улучшение работы солнечной батареи

Посмотрим, что нам скажет on-line калькулятор про данную солнечную батарею.

Вносим свои данные:

• солнечная батарея — 10 Вт;
• ёмкость аккумулятора 6,6 Ач
• напряжение аккумулятора 4 В, калькулятор в этом пункте не воспринимает запятую. Поэтому вместо 3,7 ставим 4;
• нагрузку вычисляем так: светодиоду SMD 5730 для нормального свечения требуется ток 120 мА. Таких светодиодов в нашем устройстве 12, общий потребляемый ток получается 1,44 А. Потребляемая мощность или нагрузка получается 3,7 В х 1,44 А = 5,32 Вт. Допустим светить устройство должно в течении 10 часов. Тогда нагрузка получается 53,2 Вт/сутки, или 0,0532 кВт/сутки, причём летом и зимой одинаковая.

Вносим данные в калькулятор и наблюдаем весьма грустную картинку.

Данные онлайн-калькулятора о работе солнечной батареи

Почему грустную, потому что из полученных результатов видно:

1.  Выработанной солнечной батареей энергии мало для требуемой нагрузки. Только в июле и августе кривая выработки совпадает с прямой нагрузки. То есть следует увеличить мощность солнечной панели.
2. При аккумуляторе ёмкостью 6,6 Ач калькулятор показывает что светодиоды горят 9 часов. Но кривая выработки у нас проходит ниже необходимого, поэтому происходит недозаряд аккумулятора. Также на его работу влияет температура. И ещё, китайские производители завышают показатели, т. е. следует ожидать что ёмкость аккумулятора далека от 6,6 Ач. Если в калькулятор вставить ёмкость аккумулятора наполовину меньше — 3,3 Ач, то получается 4 часа работы, что близко к практике.

Теперь попробуем добавить ещё одну солнечную батарею мощностью 10 ватт и увеличим ёмкость аккумулятора до 8,8 Ач. Вводим новые данные в калькулятор и получаем более приемлемый итог.

Графики работы светильника после улучшения

Результаты модернизации:

1. Кривая выработки энергии пошла значительно выше прямой нагрузки, что даст хороший заряд аккумулятору. И только зимой в январе и декабре может не хватать для заряда и время работы светильника уменьшится.
2. Увеличение ёмкости аккумуляторной батареи привело к тому, что светильник может светить до 12 часов.

Выгодно ли применять такую солнечную батарею

Ранее мы выяснили, что данный светильник потребляет 0,0532 кВт/сутки, в год 0,0532 кВт/сутки х 365 дней = 19,418 кВтч. Стоимость 1 кВтч в нашем регионе 5,24 рубля.

Таким образом, если мы запитаем этот светильник от сети, то мы потратим за год 19,418 кВтч х 5.24 рубля = 101,75 рублей.

Из заказа на Алиэкспресс видно, что стоимость светильника: 6173,91 рубля. Посчитаем когда светильник окупиться:  6173,91/101,75 = 60.7 лет. Как видим, даже при постоянном увеличении тарифов на электроэнергию ждать положительного финансового результата не стоит. И это без учёта модернизации, чтобы довести это устройство до ума.

Кроме того производитель указывает, что срок службы солнечной панели — 15 лет, светодиодного светильника — 5 лет, аккумуляторной батареи — 2 года. Это говорит о том, что устройство окажется на свалке намного раньше, чем через 60 лет. 

Разновидности фотоэлементов

Солнечные батареи классифицируются по нескольким признакам:

• мощности;
• конструкции и структуре;
• материалу фотоэлектрического преобразователя.

Мощность солнечных элементов зависит от их площади и конструктивных особенностей. Промышленностью выпускается большое количество моделей: от миниатюрных (например, для портативной электроники) до крупногабаритных вариантов (для зданий, электростанций).

Конструктивно модули могут быть:

• гибкими;
• жесткими.

Использование тонкопленочных гибких моделей позволяет нивелировать некоторые неровности монтажной поверхности. В этом плане они универсальнее. Но гибкие панели дороже жестких аналогов.

По структуре панели бывают двухслойными и многослойными. КПД последних достигает 32 %, что на сегодняшний день делает их наиболее эффективным вариантом.

ФЭП по материалу фотоэлектрического слоя могут быть:

• кремниевыми;
• органическими;
• теллурий-кадмиевыми;
• арсенид-галлиевыми;
• полимерными.

Это далеко не полный перечень. Постоянно появляются новые материалы.

Крупнейшие производители

Электрические солнечные батареи надежных брендов стоят дорого. Однако большие инвестиционные затраты компенсируются высоким КПД, стабильными техническими характеристиками. Компании обеспечивают контроль рабочих параметров автономных систем генерации до поставки.

Sharp

Японская корпорация создает многослойные батареи (КПД>44%). Преобразователями Sharp оснащают миниатюрные светильники, бытовые системы электроснабжения, промышленные установки.

IES

Производственные подразделения профильного института (Испания) создают мощные солнечные батареи. Эффективность генерации энергии — более 32%. Сотрудники IES создают новые устройства по программе сотрудничества с университетом UPM.

Amonix

Частный разработчик профильного оборудования (США). Крупнейший проект Amonix — американская электростанция, обеспечивающая электроснабжение 6,5 тыс. домов. Лучшие образцы продукции обеспечивают генерацию электрической энергии с КПД — 34,9%.

Sun Power

Основная деятельность Sun Power ограничена рынком Северной Америки. Тонкие проводники встраиваются в тыльную часть батареи, что увеличивает площадь рабочей зоны.

Телеком-СТВ

Серийные панели российского производства обеспечивают эффективность до 21%. Компания поддерживает ценовой уровень на 25-30% ниже, чем конкуренты. Мощность электрических модулей (монокристаллических) — до 270 Вт.

Yingli Solar Green Energy Holding

Китайский концерн — один из крупнейших профильных производителей. Ассортимент бренда содержит 2-сторонние солнечные панели.

Sanyo

Компания в 1980 г. выпустила первые автономные генераторы, действующие по фотоэлектрическим принципам. Высокое качество батарей подтверждено увеличенными до 15 лет официальными гарантийными обязательствами.

First Solar

Панели бренда (США) создают из теллурита кадмия, снижая себестоимость. На домашнем рынке компания предлагает потребителям комплексные решения — от финансирования проекта до утилизации модулей.

Панели, созданные брендом, снижают себестоимость так как выполнены из теллурита кадмия.

Hanwha SolarOne

Производитель (Китай) установил общую гарантию 12 лет на всю продукцию этого типа. Линейность параметров генерации (мощность) преобразователей сохраняется 25 лет.

Real Solar

Российский производитель выпускает:

• перемычки;
• кабели;
• блоки коммутации;
• автоматизированное управление.

Балансиры Real Solar обеспечивают равномерность цикла электрического заряда, которая увеличивает срок службы АКБ.

Helios House

Эта компания (РФ) проектирует, создает, устанавливает и обслуживает системы автономного электроснабжения. Возможность ремонтных работ ограничена зоной действия предприятия — Москва, Санкт-Петербург.

Устройство панелей

Растущая в цене электроэнергия поневоле заставляет задуматься об экономии. И отличной альтернативой в данном случае считаются природные источники энергии. Оптимальным решение для частного дома является альтернативная электростанция – солнечная батарея.

Изначально может показаться, что вся система солнечной батареи слишком большая, а принцип ее работы невероятно сложен. И чтобы понять, как функционирует солнечная батарея в деле, необходимо детально рассмотреть ее конструкцию.

В действительности гелиосистема устроена довольно просто и состоит из четырех основных элементов.

• Солнечная батарея – по форме и размерам представляет собой прямоугольную панель с определенным количеством пластинок. В основу солнечной батареи входят полупроводниковые материалы. Миниатюрные преобразователи собираются в модули, а модули – в единую систему гелиоколлектора.
• Контроллер – выполняет функцию посредника между солнечным модулем и аккумулятором. Он необходим для отслеживания уровня заряда аккумулятора. Его роль крайне важна во всей цепи – контроллер не дает закипать или падать электрическому потенциалу, который необходим для стабильного функционирования всей системы.
• Инвертор – преобразует постоянный ток солнечного модуля в переменный 220-230 вольт. Гибридный сетевой инвертор может использовать для своей работы как постоянный, так и переменный ток. Но стоит учитывать, что для работы инвертора тоже необходима энергия, и его расход составляет порядка 30% потерь на преобразование. И в пасмурную погоду или в темное время суток вся энергия для работы будет расходоваться из аккумулятора. То есть если аккумулятор разрядится, то инвертор перестанет работать.
• Аккумулятор – преобразованная в электричество солнечная энергия не всегда используется в доме в полном объеме. Излишки могут накапливаться в аккумуляторе и использоваться в темное время суток и в пасмурную погоду.

Но перед тем как приступить к выбору и установке солнечной батареи на крыше, необходимо разобраться в принципах работы устройства, а также рассчитать рабочие узлы гелиосистемы.

Технические характеристики

Основным элементом каждой солнечной батареи является фотоэлектрический преобразователь.

В массовом производстве используется три типа элементов из кремния.

• Монокристаллические – искусственно выращенные кремниевые кристаллы нарезаются на тонкие пластины. В основу модуля входит очищенный чистый кремний. Поверхность больше похожа на пчелиные соты или небольшие ячейки, которые соединяются между собой в единую структуру. Готовые маленькие пластинки соединяются между собой сеткой из электроводов. В данном случае процесс производства более трудоемкий и энергозатратный, что отражается на конечной стоимости солнечной батареи. Но монокристаллические элементы обладают большей производительностью, а средний КПД составляет около 24%. Срок службы монокристаллических батарей больше, они прослужат в среднем около 30 лет.
• Поликристаллические – в основе кремниевый расплав. Такие модули считаются оптимальным решением для жилого частного дачного дома. Несколько кристаллов из кремния объединяются в один фотоэлемент. Поверхность поликристаллической солнечной батареи имеет неоднородную поверхность, из-за чего хуже поглощает свет. И КПД, соответственно, ниже, находится в пределах 20%. Срок службы поликристаллической панели составляет 20-25 лет. Они имеют характерное отличие – темно-синий цвет покрытия. Такие модули дешевле аналогов, что позволяет окупить всю систему примерно за 3 года.
• Тонкопленочные – имеют гибкую подложку, что позволяет монтировать батарею на любую поверхность с углами и изгибами. Тонкий слой полупроводников наносится методом напыления на поверхность батареи. Такие системы имеют очевидный недостаток – маленький КПД. Производительность в среднем составляет около 10%. То есть для обеспечения энергией дома потребуется в два раза больше тонкопленочных батарей, чем поликристаллических. И срок службы таких панелей меньше других аналогов – в среднем ресурс работы составляет около 20 лет.

Представление о работе солнечных батарей

Полностью описывать всю процедуру превращения солнечной энергии в электрическую, в рамках данной темы, мы не будем. Но про некоторые моменты рассказать надо.

Главный элемент, из которого делаются гелиопанели — кремний. При попадании солнечных потоков на кремниевую поверхность, они выбивают свободные электроны с одного края пластины, которые движутся в свободные места на обратной стороне панели. Так зарождается электрический ток.

Остается его собрать и направить по проводам туда, где он так необходим.

Одна такая пластина сможет зарядить небольшой фонарик. Ну и понятно, чтобы перекрыть потребности в электричестве для нужного оборудования дачного домика, таких пластин нужно больше.

Виды

Монокристаллические

Такие батареи визуально выглядят как панели с сегментами глубокого черного цвета. Получили название за счет конструкции на основе монокристаллов кремния.

Самый существенный недостаток — строгая ориентировка оптических осей кристаллов, что требует точного позиционирования панелей для получения максимальной отдачи. По этой же причине монокристаллы не терпят затенения – генерация энергии значительно снижается.

В настоящий момент обладают самым высоким КПД преобразования – около 22%. При этом стоимость тоже наиболее высокая – порядка 0.9-1.1 доллара за 1 Вт генерируемой мощности.

Поликристаллические модули

Название такие батареи получили за счет размещения на подложке множества кремниевых кристаллов с хаотически ориентированными оптическими осями. Визуально такие модули отличаются синим цветом с «морозным» рисунком.

Аморфные

Технология изготовления рабочего тела сходна с поликристаллическими, но в качестве основы выступает аморфный кремний (aSi). При КПД в пределах 8-11% отличаются высокой эффективностью работы в рассеянном свете, могут захватывать и инфракрасный диапазон. В результате обладают лучшей стоимостью – порядка 0.5-0.7 доллара за 1 Вт.

Кроме того, имеют солидное преимущество – гибкую основу. Это означает, что для монтажа не требуется жестких конструкций, материал легко клеится на поверхности любой формы.

Остальные

Модули, предлагаемые производителями, могут быть изготовлены и по другим технологиям:

• Микроморфные, отличаются высокой отдачей при рассеянном и инфракрасном излучении.
• Гибридные, использует несколько полупроводниковых материалов и обеспечивают высокий КПД преобразования (до 44%).
• Полимерные, гибкие с подложкой из полимерных материалов, абсолютные лидеры по стоимости.

Такие предложения следует тщательно изучать, некоторые из них могут оказаться намного выгоднее, чем лидирующие на рынке панели, выполненные по стандартным технологиям.

Вообще, монокристаллические панели можно рекомендовать для установки только жителям южных регионов. Остальным следует выбирать поликристаллы или панели по другим технологиям.

Следует обращать внимание не только на технологию панелей, но и на качество. В маркировке оно отображается как Grade от A (самое высокое) до D

Кроме того, рекомендуется проверить и репутацию производителя, особенно, если он выпускает не собственную, а OEM-продукцию. Сделать это можно на сайтах лабораторий качества – Калифорнийской или Европейской TUV.

Общие сведения о солнечных системах

Данные устройства, предназначенные для частного дома, работают на основе фотоэлектрических элементов, составляющих единую солнечную панель. Их основная функция состоит в преобразовании световой энергии в электричество, используя для этих целей фотоэффект. Солнечные системы постоянно улучшаются и к настоящему времени коэффициент полезного действия некоторых моделей достигает 46%.

Сегодня рынок электроники предлагает немало модификаций, из которых можно выбрать наиболее подходящий вариант. Уверенно ориентироваться во всем разнообразии продукции поможет знание конструктивных и технических особенностей того или иного прибора, его функций и возможностей в процессе эксплуатации. Среди них выделяются основные солнечные батареи для частного дома, разделяющиеся на две категории.
Одна из них предназначена для автономного электроснабжения, которое не работает вместе с основными электрическими сетями и не подключается к ним. Они образуют собственный замкнутый контур, напрямую питающий бытовые приборы, технику и оборудование. В комплекте имеется аккумуляторная батарея, накапливающая электроэнергию. Когда солнечное излучение становится менее интенсивным, солнечная панель отдает потребителям накопленное электричество. То же самое происходит, когда приборы и оборудование начинают потреблять больше мощности, чем вырабатывает система.

В некоторых случаях осуществляется прямое подключение нагрузки до 3 кВт к солнечным батареям, без использования аккумулятора. Такой вариант считается более дешевым, но и менее эффективным.

Второй вариант электроснабжения на солнечных батареях предполагает открытое использование панелей. В таких системах отсутствуют аккумуляторы, а соединение с основной сетью осуществляется с помощью инвертора. Если потребление электроэнергии находится на уровне с вырабатываемой панелями, то основная сеть находится в отключенном состоянии. В случае превышения потребителями установленной мощности, солнечные батареи для дачи отключаются, и питание начинает поступать из общей сети. Данные системы стоят дешевле, однако их работа полностью зависит от перечисленных факторов.

Существует еще одна категория, работающая по комбинированной схеме от солнечных панелей, в формате двух первых вариантов. В этом случае они постоянно вырабатывают дополнительную электроэнергию, которая передается в общую сеть и позволяет снизить затраты на энергопотребление. Данные системы считаются наиболее дорогими, требующими использования сложных зарядных устройств и сетевых фотоэлектрических инверторов.

В условиях дачи, расположенной за городом, может возникнуть ситуация, когда заметно снижается солнечная активность, и одновременно, общая сеть прекращает свою работу и электропитание. На подобные случаи рекомендуется запастись еще одним резервным источником питания – электрогенератором с небольшой мощностью, в пределах 2-5 киловатт.

Порядок расчета энергетических показателей

Вычисление рабочих параметров упрощают таблицей Excel. Результат рассчитывается автоматически после внесения исходных данных.

Подготовительные мероприятия

Пример заполнения:

Столбцы	Значения
1	Порядковый номер
2	Наименование подключаемого прибора
3	Мощность по техническому паспорту
4-27	В ячейках часовых временных интервалов отмечают периоды включения оборудования, потребление электроэнергии
28, 29	Суммарные показатели

Составление спецификации потребителей

Применяют последовательную запись электрических параметров, начиная с цоколя здания. Обходят помещения по часовой стрелке. Вносят сведения об уличном освещении, подключенной технике. Время работы указывают в десятичном формате. Учитывают потребление электроэнергии блоком фотоэлектрических панелей.

Анализ и оптимизация полученных данных

Для применения фотоэлементов как резервного источника питания смещают самые мощные нагрузки в зону действия централизованного снабжения электрической энергией.

Как рассчитать необходимую мощность солнечных батарей

При выборе гелиопанелей мощность выступает одним из основных параметров данного оборудования, сказывающемся на его стоимости. Подобрать для домашнего использования по данному критерию модуль (соответственно прочие комплектующие) можно несколькими способами:

• определив суточное (почасовое) электропотребление всех имеющихся дома потребителей электроэнергии;
• по величине потребляемой электроэнергии (определяется по электросчетчику).

Чтобы определить суточное потребление электроэнергии домашними электроприборами, необходимо составить их перечень с указанием потребляемой мощности. После следует записать часы (период) и время работы каждого устройства в течение дня.

Умножением времени использования прибора на его мощность удастся рассчитать электропотребление в сутки. Суточное потребление электроэнергии получится сложением потребления всех единиц электрооборудования.

Солнечные панели за световой день по производительности должны покрывать рассчитанную суточную величину электропотребления. Желательно создать запас по мощности примерно 20 %.

Для проведения расчетов удобно все данные занести в таблицу. Её пример:

Пример таблицы для расчета электропотребления

Следует учитывать наличие пиковых часов энергопотребления, чтобы оптимизировать скачки нагрузки путем отключения ненужных во время пика электроприборов. Их поможет выявить записанное потребление по приборам.

По показателям счетчика требуемая мощность панелей рассчитывается упрощенным способом (например, потребление 210 кВт за 30 дней) в следующей последовательности:

• 210 кВт/30 дней = 7 кВт – средний дневной расход, а 7000 Вт/24 часов = 292 Вт (округленно) – это среднечасовое потребление;
• затем величину среднего потребления за день (7 кВт) необходимо разделить на усредненную продолжительность светового дня по региону (определяется широтой местности) – это даст требуемую производительность электростанции в час.

Изложенные выше способы позволяют получить усредненные данные. Более точную информацию даст учет в расчетах среднего числа солнечных дней в каждом месяце, средней продолжительности светового дня по месяцам года, потерь в цепи.

Дом с потребителями электроэнергии

Рассчитав величину электропотребления жилья удобным способом, можно приобрести готовые солнечные электростанции заводского производства либо самостоятельно собрать схему. В последнем случае понадобится правильно подобрать по мощности, рабочему напряжению и способу функционирования аккумулятор, инвертор, контроллер. Цены на устройства варьируются в широком диапазоне. Они зависят от эксплуатационных характеристик и вида оборудования, производителя. Поэтому в вопросе выбора большая роль принадлежит личным финансовым возможностям.

В нижеследующем видеоролике на примере с расчетами показан выбор солнечных панелей и других устройств, необходимых для создания домашней электростанции:

Заключение

Теперь мы знаем, что с 7 утра и до 17 вечера мощность панели в солнечную погоду будет на уровне 30 Вт, что само по себе уже неплохо. В пасмурную погоду мощность естественно будет падать. Об экономической составляющей мы уже говорили – каждый сам решает, насколько ему необходима такая система, которая за неделю сможет выработать всего 2 кВт/час.

Но все же если не учитывать того момента, что установка такого комплекта на балконе не даст квартире полную энергонезависимость, в наших российских реалиях такой комплект может хорошо выручить — зарядит смартфон, светодиодные ленты будут давать свет. Кроме всего прочего, вы будете себя чувствовать сопричастным к процессу использования альтернативных источников энергии.

Выводы о влиянии угла наклона и снега

См. ниже ссылку на приложенный отчет с последними данными

Следующие выводы можно сделать по результатам обработки данных от солнечной батареи.

Влияние снега

Рекомендуем почитать по теме:Руководство покупателя солнечных батарейОсновы фотоэнергетики

При повышении угла наклона повышается способность к естественной очистке от снега. При угле 90° снега на панелях нет в течение 99.5% зимы. При снижении угла наклона с 53° до 14° замечается увеличивающаяся разница в выработке энергии между очищенными и неочищенными от снега модулями.

Стоит ли чистить от снега модули для повышения производительности солнечных панелей?

Испытательная СБ продемонстрировала, что очистка панелей дает прибавку в выработке энергии от  0.85% до 5.31% в зависимости от угла наклона.

Обычно владельцы соединенных с сетью систем не чистят модули в течение зимы. Это поведение зависит от типа системы; при наземном монтаже очищать СБ от снега легче, чем в случае с крышной солнечной батареей.

Владельцы автономных солнечных электростанций обычно чистят регулярно свои СБ от снега, однако это обычно решение, которое принимает владелец самостоятельно. 

Каков оптимальный летний угол установки солнечной батареи?

Угол наклона 27° показал максимальную производительность СБ в период с 1 апреля по 30 сентября

Оптимальный угол наклона (лето)

Месяц	Оптимальный угол наклона(°)
Апрель	45
Май	18
Июнь	18
Июль	18
Август	27
Сентябрь	53

Каков оптимальный зимний  угол наклона?

• Угол наклона 53° показал максимальную производительность СБ в период с 1 октября по 31 марта при условии очистки снега
• Уголы наклона 90° и 53° показали максимальную производительность СБ в период с 1 апреля по 30 сентября без очистки снега.

Оптимальный угол наклона (зима)

Месяц	Оптимальный угол наклона (°)
Октябрь	53
Ноябрь	90
Декабрь	90
Январь	90
Февраль	53
Март	53

Каков оптимальный угол наклона для года?

• за год СБ с углом наклона  53° генерировала максимум энергии при условии очистки панелей от снега
• за год СБ с углом наклона  53° генерировала максимум энергии без очистки панелей от снега

В автономной системе с солнечными батареями лучше всего менять угол наклона 2 раза в год во время весеннего и осеннего равноденствия. Конечно, решение по регулярному изменению угла наклона СБ принимает владелец системы электроснабжения.

Влияние очистки от снега на производительность солнечных панелей. Данные с 1 апреля 2012 по 7 марта 2015

Угол наклона (°)	Увеличение выработки при очистке от снега (%)
14	5.28
18	5.31
27	4.14
45	1.99
53	1.63

Дополнительные факторы, которые надо учитывать:

• Опасность проведения работ зимой на крыше
• Во время теплых солнечных периодов зимой снег тает и слезает с панелей. Интенсивность этого процесса зависит от угла наклона панелей.
• Зимой в месяцы с максимальным снегом приход солнечной радиации минимальный, высота солнца над горизонтом также минимальная и света тоже меньше всего.

Предсказание производительности

Испытательная солнечная батарея NAIT показала разницу в производстве энергии в 17% в течение первой и второй зимы. Это показывает, что выработка энергии бывает существенно разной от года к году. Этот проект позволит получить более достоверные статистические данные по мере накопления истории наблюдений в последующие годы.

Показатели: Наиболее интересные цифры за 2013-2014

• Пиковая мощность одного модуля  = 226 Вт
• Пиковая выработка энергии за один день одним модулем = 1.82 кВт*ч 27 мая при угле наклона 18°
• Пиковая месячная выработка энергии солнечной батареей = 442 кВт*ч в мае 2013
• Самая низкая температура за время наблюдений = -31°C 6 декабря 2013
• Самая высокая температура инвертора  = 46°C 2 июля 2013

Для дополнительной информации см. приложенный отчет Northern Alberta Institute of Technology Solar Photovoltaic Reference Array Report – March 31, 2015. Project funded by NAIT and the City of Edmonton.

См. текущие и исторические данные по работе системы. (online мониторинг работы системы, можно посмотреть текущие данные измерений; учтите разницу во времени с Канадой!)

Reference: Northern Institute of Technology (Tim Matthews). (2014). Solar photovoltaic reference array report. Alternative Energy Program. Last update: August 18, 2015

Приложение: 

NAIT Reference Array Report (на англ.)

Источник. Перевод “Ваш Солнечный Дом”. Ссылка при копировании обязательна

Эта статья прочитана 29940 раз(а)!