Как работают и сколько электроэнергии производят солнечные панели зимой

Солнечные панели – это элементы, предназначенные для преобразования солнечного света в электроэнергию. Используются при обустройстве солнечных электростанций (СЭС). Применение солнечных панелей позволяет производить собственную энергию (чистую). Она может использоваться для обеспечения автономности дома, квартиры или другого объекта, что снижает расходы на коммунальные услуги, а также для продажи излишков.

Работают ли солнечные панели зимой

Для производства электроэнергии солнечными панелями им нужна не высокая температура воздуха, а солнечный свет. Поэтому зимой солнечные панели работают так же, как и летом, производя электроэнергию.

Но из-за того, что зимой световой день короче, положение солнца низкое, а облачность и затенение бывают чаще, генерация обычно ниже, поэтому и эффективность солнечных панелей зимой будет меньше. Дополнительно выработка энергии может снижаться при заснежении поверхности панелей.

Однако даже при таких условиях солнечные панели зимой продолжают работать и генерировать определенное количество электроэнергии. Но производство электроэнергии будет меньше, чем в период активного солнца.

 

Фото. Солнечные панели на крыше зимой

Как работают солнечные батареи зимой

Принцип работы солнечных панелей в зимний период такой же, как и летом:

• фотоэлектрические модули преобразуют солнечный свет в электроэнергию;
• инвертор преобразует энергию в формат, пригодный для использования в доме или передачи в сеть.

Сама по себе низкая температура не является препятствием для работы солнечных панелей и генерации энергии. Основные причины снижения выработки в зимний период – это нехватка солнечного света, ведь световой день короткий, солнце низкое, есть облачность и снежный покров.

От чего зависит эффективность

Эффективность солнечных панелей зимой зависит не только от их мощности в Вт (Ваттах). На выработку влияют:

• продолжительность светового дня и облачность;
• регион Украины;
• ориентация крыши;
• угол наклона модулей.

Важное значение имеет качество солнечных панелей и чистота их поверхности, затенение. Если снежный покров полностью перекрывает доступ солнечного света, это может существенно снизить генерацию.

 

Рис.1. Схема факторов, влияющих на зимнюю генерацию

 

Сколько электроэнергии производит солнечная батарея зимой

Выработка энергии одной панелью зависит от таких факторов, как:

• мощность солнечной батареи;
• уровень солнечного излучения;
• продолжительность светового дня;
• облачность и затенение;
• угол наклона;
• потери в системе.

Исходя из этого, не существует универсальной цифры выработки для всех панелей. Важно различать мощность и выработку. К примеру, солнечная батарея мощностью 500 Вт может выдавать до 500 Вт при благоприятных условиях, но не производит эту мощность постоянно на протяжении всего дня. Фактическая генерация измеряется в кВт·ч.

Принцип расчета можно увидеть на простом примере:

Мощность панели×количество часов эффективного солнечного излучения×коэффициент потерь.

Например, для батареи 500 Вт условные 2 часа эффективного солнечного излучения дадут около 1 кВт·ч до учета системных потерь. В реальных условиях, из-за облачности, заснежения, затенения и других факторов, выработка может быть ниже.

Поэтому в зимний период правильно будет оценивать не максимальную мощность панели, а ожидаемую генерацию конкретной солнечной станции в конкретном регионе и по сезонам.

Почему генерация СЭС зимой ниже, чем летом

В зимний период солнечная электростанция, как правило, производит меньше электроэнергии из-за:

• более короткого светового дня;
• меньшей высоты солнца;
• более частой облачности.

Возможный снежный покров может частично перекрывать модули, а затененность от элементов крыши, деревьев или зданий дополнительно снижает генерацию. Сам по себе холод не обязательно ухудшает КПД солнечных панелей зимой. На общую суточную генерацию обычно влияет количество солнечной радиации, продолжительность светового дня.

 

Фото. Сравнение зимней и летней выработки энергии

 

График генерации солнечной станции по месяцам

На протяжении всего года генерация СЭС будет изменяться. Она зависит от погодных условий, продолжительности светового дня, солнечного излучения. Самой высокой выработка энергии является, как правило, в весенне-летний период, когда солнечного света больше.

С наступлением осени генерация постепенно снижается, а самые низкие показатели выработки будут в зимний период, ведь световой день становится короче, солнце находится низко, а облачность чаще.

 

Рис. График генерации СЭС по месяцам

Важно учитывать, что эффективность солнечных панелей зимой зависит от особенностей объекта. На выработку влияет угол их наклона, ориентация, регион.

Снег на солнечных панелях и его влияние на работу

Снежный покров на солнечных панелях является причиной частичного или полного перекрытия доступа солнечного света к модулям. Из-за этого генерация снижается. Если панели установлены под углом, снег будет сходить быстрее. Но это зависит от:

• конструкции крыши;
• погодных условий;
• угла наклона;
• поверхности модулей.

Важно! Самостоятельная очистка поверхности солнечных панелей от снега – опасна! Стоит соблюдать рекомендации производителя, учитывать особенности монтажа. Вовремя выявить снижение производства энергии из-за снега, затенения или технических неисправностей позволяет регулярный мониторинг процесса генерации.

 

Фото. Солнечные панели со снегом

Угол наклона зимой

Именно угол наклона солнечных панелей влияет на то, сколько солнечного света будет попадать на модули на протяжении всего года. Поскольку зимой солнце находится ниже над горизонтом, в период зимней генерации больший угол наклона может быть более эффективным.

Стоит понимать, что не существует универсального угла наклона панелей для разных сценариев. Он зависит от:

• типа крыши;
• конструкции креплений;
• региона;
• цели системы (максимальная генерация зимой, летом или в течение года).

Чтобы угол наклона можно было изменять, это стоит учесть еще на этапе проектирования и согласовать со специалистами.

 

Рис. Схема угла наклона солнечных панелей

Перегреваются ли солнечные панели летом и как это влияет на генерацию

В летний период, когда температура воздуха высокая, солнечные панели могут нагреваться. Это влияет на эффективность их работы – при повышении температуры мощность модулей обычно снижается. Поэтому жаркая погода не означает максимальную генерацию.

Но у лета есть и преимущества – больше солнечного света, длинный световой день. На эффективность солнечных панелей летом и производство энергии также влияют пыль и загрязнение модулей, недостаточная вентиляция. Уменьшить перегрев батарей позволяет естественное охлаждение панелей ветром.

Как повысить эффективность солнечной электростанции зимой

Повысить эффективность солнечных панелей зимой позволяют решения, которые стоит учитывать еще на этапе создания проекта. Это:

1. Правильная ориентация панелей.
2. Качественные солнечные батареи.
3. Оптимальный угол наклона модулей.
4. Достаточная мощность СЭС.
5. Правильно подобранный инвертор. Это могут быть сетевые инверторы, или гибридные инверторы.
6. Уменьшение затенения от деревьев, зданий и других конструкций.

Исправность инвертора и регулярный мониторинг генерации также являются залогом стабильной работы СЭС. При резком падении выработки важно проверять снег на панелях, затенение или техническую неисправность. Но стоит помнить, что обслуживать и проверять оборудование должны только специалисты.

 

Фото. Мониторинг генерации СЭС

 

Если есть необходимость в резервном питании, еще на этапе проектирования стоит определить критические нагрузки и предусмотреть аккумуляторную систему. Она позволяет использовать накопленную электроэнергию, когда генерация низкая.

Но даже при выполнении всех этих условий нет гарантии, что генерация зимой сравняется с летней выработкой. Естественной особенностью солнечной генерации остается сезонность.

Как правильно подобрать солнечные панели с учетом зимы

При выборе солнечных панелей для работы на протяжении всего года, а не определенного сезона, стоит учитывать не только поведение СЭС зимой, но и максимальную генерацию летом.

В первую очередь важно определить:

1. Потребности дома – какие приборы являются критически важными во время отключений, какое потребление должно быть покрыто, есть ли потребность в резервном питании. Если для текущего потребления зимой генерации недостаточно, в систему можно предусмотреть аккумуляторы для солнечных станций.
2. Мощность одного модуля также является одним из параметров выбора. На рынке представлены панели на 400, 500, 600 и 650 Вт. Следует понимать, что модуль большей мощности не всегда является лучшим решением. Выбирать солнечные панели стоит в зависимости от конфигурации и доступной площади крыши, необходимой мощности всей СЭС, бюджета и особенностей конкретных моделей.

Для эксплуатации зимой также важное значение имеют эффективность модуля, температурный коэффициент, механическая устойчивость и возможность минимизировать затенение. Окончательная конфигурация подбирается комплексно – вместе с инвертором, аккумуляторной системой, если в ней есть потребность.

 

 

Фото. Солнечная электростанция

Сравнить солнечные панели разной мощности и с разными характеристиками, рассмотреть готовые решения для резервного питания можно в SolarEnergy. Это позволит подобрать решение для определенного сценария потребления и под особенности конкретной крыши. Главное – ориентироваться не только на показатель номинальной мощности в Вт, но и учитывать реальные потребности объекта, ожидаемую годовую генерацию.

Вывод

Зимой генерация зависит от продолжительности светового дня, интенсивности солнечного излучения, угла наклона, снежного покрова, затенения, погодных условий. Выработка энергии также зависит от мощности солнечных батарей, их ориентации, инвертора и общей конфигурации СЭС.

Чтобы правильно подобрать солнечную электростанцию, важно ориентироваться не только на летние показатели, но и оценивать работу системы на протяжении всего года. Особое значение это имеет для домов, где СЭС должна обеспечивать резервное питание. Заранее должны быть рассчитаны критические нагрузки, зимнее потребление. Кроме того, при необходимости должна быть учтена и аккумуляторная система.