СКІЛЬКИ ЕНЕРГІЇ ВИРОБЛЯЄ СОНЯЧНА БАТАРЕЯ В ДЕНЬ

У сонячних електростанціях застосовуються фотоелектричні технології, що дозволяють отримувати електрику з енергії сонця. Всі фотоелектричні системи індивідуальні і важко сказати точно, скільки електроенергії буде виробляти саме ваша. У цій статті ми детально розберемося, як розрахувати скільки електроенергії виробляє сонячна батарея в день і які чинники на це впливають.

Зміст статті

• • • Що впливає на ефективність сонячної батареї
    • Як розрахувати, скільки енергії виробляє сонячна батарея?
    • На що треба звернути увагу
    • Висновки

Що впливає на ефективність сонячної батареї

Скільки енергії дають сонячні батареї залежить безпосередньо від їх ефективності, потужності і освітленості. Однак, на їх ефективність впливає багато інших чинників.

Номінальна потужність, яка зазначена в паспорті і на шильді пристрою, показує скільки електроенергії може призвести батарея при оптимальних умовах. Їх тестування здійснюється в ідеальних стандартних умовах (STC). При цьому щільність освітленості становить 1000 Вт/кв.м, температура панелі 25°C, швидкість вітру дорівнює нулю і випробування проводять при певному спектрі випромінювання. Однак лабораторна обстановка не відображає реальних умов роботи пристроїв.

Фактично, ККД більшості панелей становить приблизно 18-20% – саме стільки падаючого на поверхню сонячного світла вони можуть перетворити в електрику. Фактори, які безпосередньо впливають на ефективність сонячної батареї:

1. Якість матеріалів. Найбільше застосування отримали сонячні батареї на основі кристалічного кремнію. Панелі на основі монокристалічного кремнію забезпечують найвищу ефективність – до 22%, і мають найвищу вартість. Полікристалічні панелі мають більш низьку ціну, їх ККД коливається в межах 14 – 17%. Тонкоплівкові з аморфного кремнію забезпечують найнижчий ККД, однак розвиток технологій робить їх перспективними для широкого застосування.
2. Спектр і інтенсивність випромінювання сонця. Багато в чому залежить від регіону установки сонячної електростанції, пори року і погоди. Сонячна батарея виробляє електроенергію, коли освітлюється світлом. Залежно від рівня інсоляції, вона виробляє більше або менше е/е. Регіонами з найкращою інсоляцією є південна частина країни, проте вся територія України знаходиться в хороших умовах для продуктивної роботи СЕС.
3. Кут нахилу. Найкращі умови для генерації створюються при нахилі поверхонь перпендикулярно до випромінювання сонця. На практиці панелі не перебувають під ідеальним кутом – вони зафіксовані в певній позиції і не рухаються за сонцем протягом дня, не стежать за сезонними змінами кута освітлення. Винятки становлять фотомодулі, встановлені на трекерах – установках для збільшення ефективності СЕС шляхом відстеження положення сонця і оптимального орієнтування несучої конструкції.
4. Нагрівання фотоелектричних модулів. Під дією світла вони виробляють не тільки електрику, а й тепло. Більшість полі- і монокристалічних пристроїв мають температурний коефіцієнт від -0,40% /°C до -0,50% /°C. Це означає, що на кожен градус підвищення температури вище номінальної (25°C), панель втрачає 0,5% своєї вихідної потужності. Для аморфних пристроїв цей показник в 2 рази менший. У жаркому кліматі робоча температура елемента може досягати 65°C, при цьому вихідна потужність може знизитися на 20%.
5. Фізичний знос (деградація) в процесі експлуатації. Продуктивність сонячних батарей в результаті фізичного зносу падає щороку в середньому на 0,8 – 1%. Застосування інноваційних технологій забезпечує зниження продуктивності всього на 0,5%. На швидкість падіння ефективності впливає також якість матеріалів і обладнання, тип панелі (монокристалічні працюють довше) і якість робіт, особливо пайки.

Важливо враховувати репутацію і гарантії виробника – провідні бренди застосовують ефективні технології і якісні матеріали. Саме тому вони дають хорошу гарантію як на обладнання, так і на продуктивність. У будь-якому випадку можна звернутися за консультацією до професіоналів.

Як розрахувати, скільки енергії виробляє сонячна батарея?

Одиницею вимірювання кількості споживаної або виробленої електричної енергії є кіловат-годину (кВт⋅год). Один кВт⋅год дорівнює кількості енергії, виробленої сонячною батареєю електричною потужністю 1 кіловат за 1 годину своєї роботи: 1 кВт⋅год = 10 кубічних метрів Вт × 3600 с.

В ідеальних умовах розрахунок виконується дуже просто. На практиці, якщо ви встановили батарею потужністю 450 Вт, ви не отримаєте від неї таку ж потужність по перерахованих в попередньому розділі причин.

Розрахувати, скільки енергії виробляє сонячна батарея з урахуванням реальних умов, можна за такою формулою:

Sп х Е х ղ х t/1000, де: 

Sп — площа однієї панелі, кв.м,

Е — поверхнева щільність освітленості, Вт/кв.м,

ղ — коефіцієнт корисної дії, в% десяткового дробу,

t — кількість сонячних годин в місці установки СЕС, год.

Виконаємо розрахунок на прикладі монокристалічної панелі JA Solar потужністю 450 Вт, площею поверхні 2,22 кв.м, з хорошою продуктивністю – ККД 20,3%. При яскравій освітленості 1000 Вт/кв.м протягом 6 годин.

Вироблення електроенергії в день складе:

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

Оскільки щільність освітлення і кількість сонячних годин в році сильно варіюється (6 годин прийнято за березень-квітень в центрі України), вироблення е/е в літні місяці буде вище, взимку – відповідно, нижче.

Найбільш повне уявлення про кількість е/е даватиме розрахунок за рік, оскільки протягом року тривалість днів і ночей і, відповідно, тривалість освітленості сильно варіюється. Візьмемо, приміром, м. Черкаси. Найбільша кількість яскравого сонячного світла буває в червні – в середньому 12,5 години на день. У січні всього лише 2,1 години. Середньорічна кількість становить 7,3 години.

На що треба звернути увагу

Якщо ви розрахували за вищенаведеною формулою скільки електричної енергії в рік виробляє ваша сонячна електростанція, ви все одно отримаєте орієнтовний значення.

Потрібно також звернути увагу на наступні чинники:

1. Сонячні батареї продовжують виробляти електрику і в похмуру погоду, і ввечері – при освітленості до 150 Вт/кв.м для кристалічних і до 100 Вт/кв.м для аморфних пристроїв.
2. Панелі, розміщені на дахах будинків, орієнтованих на південь, дають найкращу продуктивність. Хоча на дахах, що виходять на схід чи захід, вони також будуть виробляти електрику.
3. Новий пристрій має максимальну продуктивність, на відміну від того що пропрацював, наприклад, 12 і більше років.
4. Влітку продуктивність може знизитися в порівнянні з весною-осінню через надмірного нагріву панелей. Інші фактори пов’язані з тим, як панель монтується і встановлюється – чи достатньо потоку повітря за нею для охолодження осередків.
5. Спектр випромінювання протягом доби змінюється разом з кількістю сонячної радіації і щільністю атмосфери.
6. У розрахунках можна враховувати також кут нахилу панелей до світла.
7. При затіненні модулів деревами і сусідніми будинками вироблення може знижуватися.

Крім того, на те, скільки енергії виробляє сонячна електростанція, впливають втрати в інверторі, контролері і проводах. Тому, якщо говорити про ефективність всієї станції, необхідно також звертати увагу на ефективність цих елементів. Для контролерів і інверторів ККД повинен бути не менше 95%.

Висновки

Як видно зі статті, на те, скільки сонячна батарея виробляє електроенергії в день, впливає безліч чинників. Узагальнюючи все вищесказане, можна зупинитися на декількох важливих моментах:

1. Якість обладнання та робіт, застосування ефективних технологій, гарантії. З цим складно розібратися самостійно. Однак, вибираючи продукт відомих світових брендів, можете бути впевнені, що ви отримаєте краще.
2. Вибір обладнання з відповідними характеристиками краще довірити фахівцям.
3. Установка і монтаж також повинні виконуватися професіоналами – для вибору правильного місця, кута нахилу, забезпечення повітряної вентиляції елементів.

Прийнявши рішення користуватися благами потужного, екологічно чистого, невичерпного і доступного джерела енергії – Сонця, звертайтеся до професійних компаніям за оптимальним для вас рішенням.