Как правильно выбрать солнечные панели: критерии и особенности

Фотоэлектрические элементы и батареи на их основе приобретают все большую популярность. Себестоимость «солнечной» электроэнергии быстро падает, а разнообразие систем ее получения растет. Кроме того, солнце является самым мощным и экологически чистым источником энергии на планете, с которым связано будущее нашей энергетики. И пока ученые всего мира разрабатывают новые и перспективные поколения панелей, задача владельцев СЭС состоит в максимально эффективном использовании уже имеющихся.

Факторы влияния на производительность солнечных батарей

Идеальный КПД абсолютного большинства фотоэлектрических систем достигается при следующих условиях:

  • ориентация панелей строго на юг;
  • максимальная высота солнца над горизонтом;
  • угол 90° между плоскостью батарей и падающими лучами;
  • температура рабочих поверхностей батарей не более 25°C;
  • максимальное число ясных и солнечных дней.

На практике получить идеальные условия не представляется возможным, а потому выбор солнечных батарей должен базироваться на минимизации потенциальных потерь.

Зависимость от ориентации

На огромных участках промышленных СЭС, где все панели можно ориентируются по оптимальному азимуту, подобных проблем не возникает. Однако в небольших проектах, при монтаже системы на крыше дома, фактор направления на солнце играет большую роль. В этих случаях:

  • южную сторону кровли рекомендуется покрывать элементами с максимальным КПД – например, монокристаллическими Mono-Si хорошего качества;
  • на участках с направлением на ЮВ и ЮЗ предпочтительнее использовать поликристаллические варианты Poly-Si, не столь чувствительные к отклонению от строгой вертикали;
  • при размещении части панелей на восточных и западных сторонах кровли лучшую производительность показывают тонкопленочные модули – в частности, на недорогом редкоземельном композите теллурида кадмия CdTe.

Правильный выбор батарей для данного параметра поможет снизить потери на 3-5%.

Зависимость от высоты солнца над горизонтом

Данный показатель полностью зависит от географической широты местности. Если на экваторе солнце в полдень стоит прямо над головой, то за полярным кругом угол составляет не более 20-30 градусов. Из-за низкого расположения лучам приходится преодолевать больший слой атмосферы, что приводит к отражению в ней части фотонов и падению производительности.

Повлиять на этот фактор невозможно, но существуют исключения, при которых установка СЭС даже в высоких широтах выгодна. Так, в труднодоступных северных районах России работают десятки солнечных станций с окупаемостью сроком всего 1-1,5 года. Это связано с отсутствием традиционных электросетей и дороговизной топлива для дизельных и бензиновых генераторов. Установка небольшой станции позволяет снизить затраты на полученную энергию в 3-5 раз, при условии использования панелей с максимально возможным КПД.

Зависимость от угла направления на солнце

Существует три варианта установки солнечных элементов.

Первый – наиболее дешевый стационарный, при котором изменить угол наклона невозможно. Экономия начальных затрат впоследствии обойдется частичным падением производительности, и потому монтаж производится под оптимальным углом для данной широты местности. В этом случае рекомендуется выбирать тонкопленочные панели – их КПД несколько ниже, но итоговая среднегодовая производительность для стационарного способа установки оказывается на 8-10% выше.

Второй – монтаж на крепления, допускающие ручную корректировку положения модулей. При условии небольшого количества батарей и возможности не слишком трудоемкого их разворота можно приобрести Mono-Si либо Poly-Si. Менять угол наклона достаточно раз в 3-6 месяцев.

Третий – системы на поворотных трекерах с автоматической регулировкой положения. Имеют смысл только для крупных, мощных СЭС ввиду дороговизны отслеживающего оборудования. Выбираются классические батареи с максимальным КПД.

Для понимания степени потерь приведем следующую таблицу значений для разных типов панелей:

Зависимость от температуры

В южных регионах страны необходимо учитывать фактор высоких температур. В ясные солнечные дни, жарким летом, когда солнечная инсоляция максимальна, температура воздуха днем редко опускается ниже 25-30°C, а рабочие фотоэлектрические поверхности разогреваются до 65-70°C.

Для батарей первого поколения на основе кремния потери производительности рассчитываются по формуле:

ηpi = η0 (1 – 0,005 х (Tpi – 25)), где: 

ηpi – итоговый КПД, %, 

η0 – показатель КПД при t = 25°C, %, 

Tpi – t, °C. 

В таких случаях падение производительности кремния может составлять 20 – 25%, и КПД даже лучших Mono-Si становится ниже, чем малочувствительных к перегреву редкоземельных тонкопленочных модулей второго поколения.

Зависимость от количества солнечных дней

При выборе фотоэлектрических систем для определенной географической местности необходимо учитывать уровень солнечной инсоляции в данном регионе. Общие карты для России несложно найти в сети Интернет. Точные значения для заданной широты и долготы имеются на погодных сайтах NASA-1 и NASA-2.

Далее следует сделать поправку на количество солнечных часов в году.

На территории РФ значения максимальны в полосе самых южных регионов, по линии Волгоград – Оренбург – Омск – Барнаул – Иркутск – Чита – Хабаровск, более 2000 час/год. На 10-15% ниже она в полосе Воронеж – Пенза – Уфа – Тюмень – Томск – Братск – Барнаул, 1700 – 2000 час/год. На остальной территории страны, включая наиболее населенный центр и северо-запад, она ниже 1700 час/год.

В теплых и солнечных регионах первой упомянутой категории предпочтительнее выбирать батареи с максимально возможным КПД – сегодня это высококачественный монокристалл. Для средних широт с умеренной температурой и климатом подойдут поликристаллические варианты. В остальных случаях эффективнее окажутся тонкопленочные гибриды.

Примечание: более эффективны тонкие пленки 2-го поколения и при различной степени затенения – естественной облачности либо падении тени.

Помните – от правильности выбора панелей и варианта их установки будет зависеть производительность Вашей СЭС!

Если Вам понравился наш сайт или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми - нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.

Оставить комментарий