СКОЛЬКО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВЫРАБАТЫВАЕТ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ В ДЕНЬ?

В солнечных электростанциях применяются фотоэлектрические технологии, позволяющие получать электричество из энергии солнца. Все фотоэлектрические системы индивидуальны и трудно сказать точно, сколько электроэнергии будет производить именно ваша. В этой статье мы подробно разберемся, как рассчитать сколько электроэнергии вырабатывает солнечная батарея в день и какие факторы на это влияют.

Содержание статьи:

• • • • Что влияет на эффективность солнечной батареи
      • Как рассчитать, сколько энергии вырабатывает солнечная батарея?
      • На что нужно обратить внимание 
      • Выводы

Что влияет на эффективность солнечной батареи

Сколько энергии дают солнечные батареи зависит непосредственно от их эффективности, мощности и освещенности. Однако, на их эффективность влияют много других факторов.

Номинальная мощность, указанная в паспорте и на шильдике устройства, показывает сколько электроэнергии может произвести батарея при оптимальных условиях. Их тестирование осуществляется в идеальных стандартных условиях (STC). При этом плотность освещенности составляет 1000 Вт/кв.м, температура панели 25°C, скорость ветра равна нулю и испытания проводят при определенном спектре излучения. Однако лабораторная обстановка не отражает реальных условий работы устройств.

Фактически, КПД большинства панелей составляет около 18-20% — именно столько падающего на поверхность солнечного света они могут превратить в электричество. Факторы, которые непосредственно влияют на эффективность солнечной батареи:

1. Качество материалов. Наибольшее применение получили солнечные батареи на основе кристаллического кремния. Панели на основе монокристаллического кремния обеспечивают самую высокую эффективность — до 22%, и имеют самую высокую стоимость. Поликристаллические панели имеют более низкую цену, их КПД колеблется в пределах 14 - 17%. Тонкопленочные из аморфного кремния обеспечивают самый низкий КПД, однако развитие технологий делает их перспективными для широкого применения.
2. Спектр и интенсивность излучения солнца. Во многом зависит от региона установки солнечной электростанции, времени года и погоды. Солнечная батарея производит электроэнергию, когда освещается светом. В зависимости от уровня инсоляции, она вырабатывает больше или меньше э/э. Регионами с наилучшей инсоляцией является южная часть страны, однако вся территория Украины находится в хороших условиях для продуктивной работы СЭС.
3. Угол наклона. Наилучшие условия для генерации создаются при наклоне поверхностей перпендикулярно к излучению солнца. На практике панели не находятся под идеальным углом — они зафиксированы в определенной позиции и не двигаются за солнцем в течение дня, не следят за сезонными изменениями угла освещения. Исключения составляют фотомодули, установленные на трекерах — установках для увеличения эффективности СЭС путем отслеживания положения солнца и оптимального ориентирования несущей конструкции. 
4. Нагрев фотоэлектрических модулей. Под действием света они вырабатывают не только электричество, но и тепло. Большинство поли- и монокристаллических устройств имеют температурный коэффициент от -0,40%/°C до -0,50%/°C. Это означает, что на каждый градус повышения температуры выше номинальной (25°C), панель теряет 0,5% своей выходной мощности. Для аморфных устройств этот показатель в 2 раза меньше. В жарком климате рабочая температура элемента может достигать 65°C, при этом выходная мощность может снизиться на 20%.
5.  Физический износ (деградация) в процессе эксплуатации. Производительность солнечных батарей в результате физического износа падает каждый год в среднем на 0,8 - 1%. Применение инновационных технологий обеспечивает снижение производительности всего на 0,5%. На скорость падения эффективности влияет также качество материалов и оборудования, тип панели (монокристаллические работают дольше) и качество работ, особенно пайки.

Важно учитывать репутацию и гарантии производителя — ведущие бренды применяют эффективные технологии и качественные материалы. Именно поэтому они дают хорошую гарантию как на оборудование, так и на производительность. В любом случае можно обратиться за консультацией к профессионалам.

Эффективно отслеживать и анализировать, как влияют на генерацию и продуктивность солнечной панели те или иные факторы, поможет энергомонитор для солнечных электростанций. С помощью этого устройства можно измерять электрические величины, оценивать  выработку и потребление электроэнергии в реальном времени.

Как рассчитать, сколько энергии вырабатывает солнечная батарея?

Единицей измерения количества потребляемой или произведенной электрической энергии является киловатт-час (кВт⋅ч). Один кВт⋅ч равен количеству энергии, произведенной солнечной батареей электрической мощностью 1 киловатт за 1 час своей работы: 1 кВт⋅ч = 10 кубических метров Вт × 3600 с. 

В идеальных условиях расчет выполняется очень просто. На практике, если вы установили батарею мощностью 450 Вт, вы не получите от нее такую же мощность по перечисленных в предыдущей главе причинах. 

Рассчитать, сколько энергии вырабатывает солнечная батарея с учетом реальных условий, можно по следующей формуле:

Sп х Е х ղ х t/1000, где: 

Sп — площадь одной панели, кв.м,

Е — поверхностная плотность освещенности, Вт/кв.м,

ղ — коэффициент полезного действия, в % десятичной дроби,

t — количество солнечных часов в месте установки СЭС, час.

Выполним расчет на примере монокристаллической панели JA Solar мощностью 450 Вт, площадью поверхности 2,22 кв.м, с хорошей производительностью — КПД  20,3%. При яркой освещенности 1000 Вт/кв.м  в течение 6 часов. 

Выработка электроэнергии в день составит:

2,22 х 1000 х 0,203 х 6/1000 = 2,704 кВт⋅ч

Поскольку плотность освещения и количество солнечных часов в году сильно варьируется (6 часов принято за март-апрель в центре Украины), выработка э/э в летние месяцы будет выше, зимой — соответственно, ниже.

Наиболее полное представление о количестве э/э будет давать расчет за год, поскольку в течение года длительность дней и ночей и, соответственно, длительность освещенности сильно варьируется. Возьмем, к примеру, г. Черкассы. Наибольшее количество яркого солнечного света бывает в июне — в среднем 12,5 часа в день. В январе всего лишь 2,1 часа. Среднегодовое количество составляет 7,3 часа.

Наиболее точную информацию о количестве произведенной э/э дает система мониторинга солнечной электростанции. Система предоставит подробные данные генерации в режиме реального времени по дням, неделям, месяцам, годам и другим периодам.

На что нужно обратить внимание 

Если вы рассчитали по вышеприведенной формуле сколько электрической энергии в год вырабатывает ваша солнечная электростанция, вы все равно получите ориентировочное значение. 

Нужно также обратить внимание на следующие факторы:

1. Солнечные батареи продолжают вырабатывать электричество и в пасмурную погоду, и вечером — при освещенности до 150 Вт/кв.м для кристаллических и до 100 Вт/кв.м для аморфных устройств.
2. Панели, размещенные на крышах домов, ориентированных на юг, дают наилучшую производительность. Хотя на крышах, выходящих на восток или запад, они также будут производить электричество.
3. Новое устройство имеет максимальную продуктивность, в отличие от проработавшего, например, 12 и более лет.
4. Летом производительность может снизиться по сравнению с весной-осенью по причине чрезмерного нагрева панелей. Другие факторы связаны с тем, как панель монтируется и устанавливается — достаточно ли потока воздуха за ней для охлаждения ячеек.
5. Спектр излучения в течение суток меняется вместе с количеством солнечной радиации и плотностью атмосферы. 
6. В расчетах можно учитывать также угол наклона панелей к свету.
7. При затенении модулей деревьями и соседними домами выработка может снижаться

Кроме того, на то, сколько энергии вырабатывает солнечная электростанция, влияют потери в инверторе, контроллере и проводах. Поэтому, если говорить об эффективности всей станции, необходимо также обращать внимание на эффективность этих элементов. Для контроллеров и инверторов КПД должен быть не менее 95%. 

Выводы

Как видно из статьи, на то, сколько солнечная батарея вырабатывает электроэнергии в день, влияет множество факторов. Обобщая все вышесказанное, можно остановиться на нескольких важных моментах:

1. Качество оборудования и работ, применение эффективных технологий, гарантии. С этим сложно разобраться самостоятельно. Однако, выбирая продукт известных мировых брендов, можете быть уверены, что вы получите лучшее.
2. Выбор оборудования с подходящими характеристиками лучше доверить специалистам.
3. Установка и монтаж также должны выполнятся профессионалами — для выбора правильного места, угла наклона, обеспечения воздушной вентиляции элементов. 

Приняв решение пользоваться благами мощного, экологически чистого, неисчерпаемого и доступного источника энергии — Солнца, обращайтесь к профессиональным компаниям за оптимальным для вас решением.