Солнечные электростанции редко используются как основной источник энергии. Однако правильно выбранные и смонтированные панели в ясный день способны обеспечить электричеством все бытовые электроприборы.Количество вырабатываемой энергии зависит от того, сколько частиц света попадает на фотоэлемент. В России солнце светит далеко не все дни в году. Также существует ряд других факторов, не зависящих от мощности батареи или площади панелей.
Расчет мощности солнечных батарей
Производительность панелей зависит от материала и технологии, по которой она произведена. Батареи можно разделить на 2 класса: пленочные и на основе кремния.Коэффициент полезного действиякремниевых батарей:
- Монокристаллические – 22%. Выгодно ставить в ограниченном пространстве;
- Гибкие (аморфные) панели – 5%;
- Поликристаллические – до 18%.
КПД модулейиз пленки:
- Пленочные из селенида индия-галлия – 20 %;
- Кадмиево-теллуридные – до 12%;
- Полимерные – не более 5 %.
Есть и смешанные типы панелей, КПД которых выше.
Первое, что надо учесть –суммарная мощность потребителей энергиив кВт*ч.
Производитель указывает мощность исходя из того, что на 1 кв.м. батареи поступает 1000 Вт энергии.
Один из способов расчета реальной мощности:E = I x V x Kо x Kпот.
Е – реальная мощность; I – объем энергии, попадающий на место установки панели (кВт*ч/м2); V – мощность одной панели по номиналу; Кпот – коэффициент общих потерь в системе; Ко – коэффициент поправочный, в зависимости от положения (угла наклона) панели относительно южного направления; U – величина солнечной радиации, всегда постоянная1 кВт*ч.Стоит отметить, что радиация рассчитывается на дневную, месячную и годовую. Например, если показатель 7 кВт*ч/м2 день означает, что за день на 1 кв.м. поступает 7 кВт энергии солнца.
Пример другого расчета
Если взять за расчет модуль площадью 2м2. Общее количество энергии за солнечный день1000 Вт на м2. Формула будет следующая: 1000 Вт умножается на производительность (20%) и умножается на площадь панели (2м) = 400 Вт.
От чего зависит мощность батареи
В панелях используется стекло высокой прозрачности, с пониженным содержанием железа и, тем не менее, оно снижает кпд на несколько процентов.Оптимальное время работы панелей с 9 утра до 4-х вечера – на этот период приходится 70 % выработанной энергии. Комплекс батарей в 1 кВт за это время выдает 7 кВт*ч электричества, то есть в месяц получается 210 кВт*ч. Можно прибавить еще 3 кВт за утро и вечер. Это в идеале. Но в реальности на эта цифра получается меньше:
- Не все дни в месяце солнечные. Если учесть дождливые и облачные дни, скажем таких дней было 5 – уже получится около 180 кВт*ч.
- Продолжительность светового дня зимой меньше, требуется больший массив батарей или установка ветрогенератора.
- Энергия теряется в инверторе и акб. Аккумуляторы нельзя разряжать на 100%, а кпд у них не выше 80%.
Количество вырабатываемой энергии зависит от числа ясных дней в году. Установка батареи будет нецелесообразной, если солнечных дней в году менее двухсот. Кроме того, лучи солнца должны попадать на панель под прямым углом – для этого рекомендуется установить системы слежения за солнцем. Эти устройства дорогостоящие.Также на качество работы батареи влияет уровень нагрева модулей. Выработка энергии падает на 0,5 процента, если модуль нагреется на 1 градус. Постоянная работа с повышенной на 100 C температурой снизит эффективность работы устройства на 30%. ПоэтомуСЭС требуется качественная вентиляция и охлаждение.Потери энергии могут быть: в проводах 1%; шунтирующем диоде 0,5%; инверторе – от 3 до 7 %.Еще один фактор, влияющий на выработку тока –суммарное число установленных модулей, т.к. каждый может принять ограниченное количество энергии.
Батареи вырабатывают энергию только в светлое время суток и выдают заявленную мощность только в ясный день при попадании лучей под прямым углом.
В непогоду расчет такой: 1000 Вт умножается на синус угла лучей солнца и панели умножается на процент энергии в день без солнца. Например, угол падения лучей равен 40%, получается следующее: 1000 Вт/м2 x sin 40% x 60% = 240 Вт/м2.
В России, зачастую, солнечные панели работают при освещенности ниже 1000 Вт/м2. Дешевые модули производятся без антибликового покрытия. Как итог – значительная часть солнечных лучей отражается некачественным стеклом. Также они некачественно работают на рассеянном свете.
В разные месяцы интенсивность освещения различна, следовательно на выработку одного и того же количества энергии надо разное число панелей и аккумуляторов.
Некоторые владельцы домов устанавливают панели за стеклами дома. Это тоже ошибка. Одинарное стекло снижает кпд панели на 9%, а двойное уже на 16% - при условии, что стекла идеально чистые. Грязь на стеклах снижает прозрачность, возникают обратное отражение света – батарея работает неэффективно.
Вырабатываемая энергия зависит от количества поступающего света – напряжение растет до определенного предела. У кремниевых элементов это цифра равна 0,6. Повышение напряжения достигается за счет последовательного соединения модулей. СЭС нужен запас напряжения. Он обеспечивает заряд аккумулятора во время работы в пасмурную погоду. Максимальная мощность при нагрузке вырабатывается батареей с просадкой до 0,47 – 0,5 В. Батарея из 36 элементов при оптимальной нагрузке дает напряжение в 17 В.
Нижний предел чувствительности по освещенности есть у каждой панели. Меньше этой границы панель перестанет вырабатывать энергию. В плохую погоду мощность модулей падает в 10-20 раз. Так, у кристаллических панелей из кремния этот предел равен 150-200 Вт/м2. У тонкопленочных этот параметр ниже – 100-200 Вт/м2. Пленочные панели в пасмурную погоду работают лучше кремниевых. Однако, пороговая разница освещенности 50 Вт/м2 практически не повлияет на выработку энергии.
Чтобы мощность была достаточной – необходимо рассчитать требуемое количество батарей. Для этого потребляемая мощность делится на мощность панели. Общее потребление производится путем суммирования продолжительности работы (часов в день) всех электроприборов в доме – мощность складывается с количеством часов.Также потребление можно вычислить из квитанции за электричество: берется максимальная цифра потребления (кВт*ч) за последние месяцы и умножается на 1,5 (запас).
Увеличить экспозицию солнечных лучей можно установив панели на двухосный трекер – платформа, которая вращается за солнцем в 2-х плоскостях. Кроме того, зимой панели должны располагаться горизонтальней, чем в летний период. Летом угол наклона модулей меньше. Для каждой географической широты есть оптимальный угол наклона.
Осенью и весной выбирают угол равный широте местности. Зимой к искомому значению прибавляют 10-15 градусов, а летом вычитают 10-15 градусов. Если модули устанавливаются неподвижно– выбирают угол по широте региона проживания.
Всегда необходимо иметь запас по мощности – со временем характеристики батареи снижаются. Каждый год мощность снижается на 0,6 – 0,7 %. После 25 лет использования потеря мощности составить 20%. Впрочем, недостающую мощность можно без проблем восполнить, подключив дополнительные модули.
Выбирайте солнечные модули в каталоге магазина "Ток Арсенал" https://www.wildberries.ru/seller/236971