Як працюють і скільки електроенергії виробляють сонячні панелі взимку

Сонячні панелі – це елементи, призначені для перетворення сонячного світла в електроенергію. Використовуються при облаштуванні сонячних електростанцій (СЕС). Застосування сонячних панелей дозволяє виробляти власну енергію (чисту). Вона може використовуватись для забезпечення автономності будинку, квартири чи іншого об’єкту, що зменшує витрати на комунальні послуги, та для продажу надлишків.

Чи працюють сонячні панелі взимку

Для виробництва електроенергії сонячними панелями їм потрібна не висока температура повітря, а сонячне світло. Тому взимку сонячні панелі працюють так само, як і влітку, виробляючи електроенергію.

Але тому, що взимку світловий день коротший, положення сонця низьке, а хмарність і затінення частіші, генерація зазвичай є нижчою, тому й ефективність сонячних панелей зимою буде меншою. Додатково виробіток енергії може зменшуватись при засніженні поверхні панелей.

Однак навіть за таких умов сонячні панелі взимку продовжують працювати і генерувати певну кількість електроенергії. Але вироблення електроенергії буде меншим, ніж в період активного сонця.

 

Фото. Сонячні панелі на даху взимку

Як працюють сонячні батареї зимою

Принцип роботи сонячних панелей в зимовий період той самий, що і влітку:

• фотоелектричні модулі перетворюють сонячне світло на електроенергію;
• інвертор перетворює енергію у формат, що придатний для використання в будинку або передачі в мережу.

Сама по собі низька температура не є перешкодою для роботи сонячних панелей та генерації енергії. Основні причини зниження виробітку в зимовий період – це нестача сонячного світла, адже світловий день короткий, низьке сонце, хмарність та сніговий покрив.

Від чого залежить ефективність

Ефективність сонячних панелей зимою залежить не тільки від їхньої потужності у Вт (Ватах). На виробіток впливають:

• тривалість світлового дня і хмарність;
• регіон України;
• орієнтація даху;
• кут нахилу модулів.

Важливе значення має якість сонячних панелей і чистота їхньої поверхні, затінення. Якщо сніговий покрив повністю перекриває доступ сонячного світла, це може суттєво знизити генерацію.

 

Рис.1. Схема факторів, які впливають на зимову генерацію

 

Скільки електроенергії виробляє сонячна батарея взимку

Виробіток енергії однією панеллю залежить від таких факторів, як:

• потужність сонячної батареї;
• рівень сонячного випромінювання;
• тривалість світлового дня;
• хмарність та затінення;
• кут нахилу;
• втрати в системі.

Виходячи з цього, не існує універсальної цифри виробітку для всіх панелей. Важливо розрізняти потужність і виробіток. До прикладу, сонячна батарея потужністю 500 Вт може видати до 500 Вт за сприятливих умов, але не виробляє цю потужність постійно на протязі всього дня. Фактична генерація вимірюється у кВт·год.

Принцип розрахунку можна побачити на простому прикладі:

Потужність панелі×кількість годин ефективного сонячного випромінювання×коефіцієнт втрат.

Наприклад, для батареї 500 Вт умовні 2 години ефективного сонячного випромінювання дадуть близько 1 кВт·год до врахування системних втрат. В реальних умовах, через хмарність, засніження, затінення та інші фактори, виробіток може бути нижчим.

Тому в зимовий період правильно буде оцінювати не максимальну потужність панелі, а очікувану генерацію конкретної сонячної станції в конкретному регіоні та за сезонами.

Чому генерація СЕС взимку нижча, ніж влітку

В зимовий період сонячна електростанція, як правило, виробляє менше електроенергії через:

• коротший світловий день;
• нижчу висоту сонця;
• частішу хмарність.

Можливий сніговий покрив може частково перекривати модулі, а затіненість від елементів даху, дерев або будівель додатково знижують генерацію. Сам по собі холод не обов’язково погіршує ККД сонячних панелей взимку. На загальну добову генерацію зазвичай впливає кількість сонячної радіації, тривалість світлового дня.

 

Фото. Порівняння зимового та літнього виробітку енергії

 

Графік генерації сонячної станції по місяцях

На протязі всього року генерація СЕС буде змінюватись. Вона залежить від погодних умов, тривалості світлового дня, сонячного випромінювання. Найвищим виробіток енергії є, зазвичай, у весняно-літній період, коли сонячного світла більше.

З настанням осені генерація поступово знижується, а найнижчими показники виробітку будуть в зимовий період, адже світловий день коротшає, сонце знаходиться низько, а хмарність частіша.

 

Рис. Графік генерації СЕС по місяцях

Важливо враховувати, що ефективність сонячних панелей зимою залежить від особливостей об’єкта. На виробіток впливає кут їх нахилу, орієнтація, регіон.

Сніг на сонячних панелях та його вплив на роботу

Сніговий покрив на сонячних панелях є причиною часткового або повного перекривання доступу сонячного світла до модулів. Через це генерація знижується. Якщо панелі встановлені під кутом, сніг буде сходити швидше. Але це залежить від:

• конструкції даху;
• погодних умов;
• кута нахилу;
• поверхні модулів.

Важливо! Самостійне очищення поверхні сонячних панелей від снігу – небезпечно! Варто дотримуватись рекомендацій виробника, враховувати особливості монтажу. Вчасно виявити зниження вироблення енергії через сніг, затінення чи технічні несправності, дозволяє регулярний моніторинг процесу генерації.

 

Фото. Сонячні панелі зі снігом

Кут нахилу узимку

Саме кут нахилу сонячних панелей впливає на те, скільки сонячного світла буде потрапляти на модулі на протязі всього року. Оскільки зимою сонце знаходиться нижче над горизонтом, в період зимової генерації більший кут нахилу може бути більш ефективним.

Варто розуміти, що не існує універсального кута нахилу панелей для різних сценаріїв. Він залежить від:

• типу даху;
• конструкції кріплень;
• регіону;
• мети системи (максимальна генерація взимку, влітку чи протягом року).

Щоб кут нахилу можна було змінювати, це варто врахувати ще на етапі проєктування та узгодити з фахівцями.

 

Рис. Схема кута нахилу сонячних панелей

Чи перегріваються сонячні панелі влітку і як це впливає на генерацію

В літній період, коли температура повітря висока, сонячні панелі можуть нагріватися. Це впливає на ефективність їх роботи – при підвищенні температури потужність модулів зазвичай знижується. Тому спекотна погода не означає максимальну генерацію.

Але літо має й переваги – більше сонячного світла, тривалий світловий день. На ефективність сонячних панелей влітку та вироблення енергії також впливають пил та забруднення модулів, недостатня вентиляція. Зменшити перегрів батарей дозволяє природне охолодження панелей вітром.

Як підвищити ефективність сонячної електростанції взимку

Підвищити ефективність сонячних панелей зимою дозволяють рішення, які варто враховувати ще на етапі створення проекту. Це:

1. Правильна орієнтація панелей.
2. Якісні сонячні батареї.
3. Оптимальний кут нахилу модулів.
4. Достатня потужність СЕС.
5. Правильно підібраний інвертор. Це можуть бути мережеві інвертори, або гідридні інвертори.
6. Зменшення затінення від дерев, будівель та інших конструкцій.

Справність інвертора та регулярний моніторинг генерації також є запорукою стабільної роботи СЕС. При різкому падінні виробітку важливо перевіряти сніг на панелях, затінення або технічну несправність. Але варто пам’ятати, що обслуговувати та перевіряти обладнання повинні лише фахівці.

 

Фото. Моніторинг генерації СЕС

 

Якщо є необхідність в резервному живленні, ще на етапі проектування варто визначити критичні навантаження та передбачити акумуляторну систему. Вона дозволяє використовувати накопичену електроенергію, коли генерація є низькою.

Але навіть при виконанні всіх цих умов нема гарантії, що генерація взимку зрівняється з літнім виробітком. Природною особливістю сонячної генерації залишається сезонність.

Як правильно підібрати сонячні панелі з урахуванням зими

При виборі сонячних панелей для роботи на протязі всього року, а не певного сезону, варто враховувати не лише поведінку СЕС зимою, а й максимальну генерацію влітку.

Насамперед важливо визначити:

1. Потреби будинку – які прилади є критично важливими під час відключень, яке споживання має бути покрите, чи є потреба в резервному живленні. Якщо для поточного споживання взимку генерації недостатньо, до системи можна передбачити акумулятори для сонячних станцій.
2. Потужність одного модуля є також одним з параметрів вибору. На ринку представлені панелі на 400, 500, 600 і 650 Вт. Слід розуміти, що модуль більшої потужності не завжди є кращим рішенням. Обирати сонячні панелі варто в залежності від конфігурації та доступної площі даху, необхідної потужності всієї СЕС, бюджету та особливостей конкретних моделей.

Для експлуатації взимку також важливе значення мають ефективність модуля, температурний коефіцієнт, механічна стійкість і можливість мінімізувати затінення. Остаточна конфігурація підбирається комплексно – разом з інвертором, акумуляторною системою, якщо в ній є потреба.

 

 

Фото. Сонячна електростанція

Порівняти сонячні панелі різної потужності та з різними характеристиками, розглянути готові рішення для резервного живлення можна в SolarEnergy. Це дозволить підібрати рішення для певного сценарію споживання та під особливості конкретного даху. Головне – орієнтуватись не тільки на показник номінальної потужності в Вт, а й враховувати реальні потреби об’єкта, очікувану річну генерацію.

Висновок

Зимою генерація залежить від тривалості світлового дня, інтенсивності сонячного випромінювання, кута нахилу, снігового покриву, затінення, погодних умов. Виробіток енергії також залежить від потужності сонячних батарей, їх орієнтації, інвертора та загальної конфігурації СЕС.

Щоб правильно підібрати сонячну електростанцію важливо орієнтуватись не лише на літні показники, а й оцінювати роботу системи на протязі всього року. Особливе значення це має для будинків, де СЕС повинна забезпечувати резервне живлення. Заздалегідь повинні бути розраховані критичні навантаження, зимове споживання. Крім того, за потреби повинна бути врахована й акумуляторна система.