ЕФЕКТИВНІСТЬ І ОПТИМІЗАЦІЯ СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ ВЗИМКУ

Електрикою ми користуємося в будь-яку пору року. Але в холодну погоду до переліку домашніх приладів додаються електроніка, системи опалення або електричні обігрівачі, тому витрати енергії зростають. Чи можна сподіватися, що сонячні батареї взимку забезпечать хоча б критичні потреби, якщо станеться аварія у спільній мережі? Спробуємо розібратися.
Сонячним фотоелектричним панелям потрібне світло, а не тепло
Сонячним фотоелектричним панелям потрібне світло, а не тепло
Тонкоплівкові, моно- або полікристалічні сонячні панелі працюють за фотоелектричним принципом, тобто перетворюють на струм світло, а не температуру. За їх продуктивністю впливають:
- Інтенсивність світлового потоку
- Кут нахилу променям
- Загальний час світлового дня
Температура також – сонячні панелі страждають від перегріву влітку, а мороз їм корисний. Під час роботи поверхні фотоелементів нагріваються, тому природне охолодження знижує ризик виникнення PID на сонячних панелях узимку.
День взимку малий, і з цим нічого не вдієш. На сайтах погоди вказують тривалість світлового дня для вашої місцевості. Завдяки цьому можна порахувати, скільки годин на день ваша СЕС зможе працювати.
Кут нахилу панелей можна змінювати. Якщо сонячна електростанція обладнана автоматикою, повертає робочу площину залежно від положення Сонця на небосхилі вплив «кутового» фактора мінімальний. Якщо фотоелектричні модулі закріплено статично – продуктивність сонячних батарей узимку зменшується через відхилення кута освітлення від оптимального.
Інтенсивність світлового потоку залежить від прозорості атмосфери. Тобто в ясну погоду сонячні батареї взимку за годину роботи даватиме нормативну потужність, а іноді й більшу! А ось хмарність, тумани та опади значно погіршують умови освітлення та вироблення струму падає. Снігові замети та крига – окрема тема, про них нижче.Тому сонячні батареї взимку будуть виробляти електрику, хоча й у меншій кількості на добу, ніж навесні чи влітку.
Як працюють сонячні колектори взимку?
А сонячні колектори взимку підігріватимуть воду?
Сонячні колектори не перетворюють сонячне випромінювання на електроенергію, а нагрівають воду або теплоносій, потім через теплообмінник гріє воду. Водяний колектор ідеальний для гарячого водопостачання від весни до пізньої осені. Взимку вода може замерзнути та порвати труби колектора, якщо її температуру не підтримувати додатковим підігрівом уночі.
Теплоносій, яким зазвичай служить пропіленгліколь, витримує морози до -20°С, але дуже боїться перегріву та википання влітку. Тому обидва варіанти мають переваги та недоліки. До того ж, через зменшення світлового дня та погодні умови час, коли сонячних променів вистачає для роботи колекторів, суттєво зменшується. Середня ефективність сонячних теплових колекторів узимку становить від 10 до 25% від їхньої продуктивності у весняно-осінній період. Цього ледве вистачить для постачання теплої води, і недостатньо для опалення в кліматичній зоні центру та півночі України.
Оптимізація сонячних панелей під зимові умови
Як підготувати наявну СЕС у холодну пору року? Що можна зробити, щоб сонячні батареї взимку робили електрику в потрібних обсягах?
Виробники якісних сонячних батарей прораховують та тестують усі можливі режими роботи обладнання. Окремі панелі можуть витримати до 2 м снігу на поверхні та температуру до -60°С. Тому «запас міцності» значно перевищує критичні зимові умови на широті України. Ось загальні поради підготовки до зими:
- У конструкції не передбачено можливості зміни кута установки сонячних панелей. Підготовка до зимового періоду складається з перевірки поверхонь на герметичність та механічні пошкодження. Ну, хіба що додатковий акумулятор встановити, щоб збільшити запаси на аварійні випадки.
- Конструкція опорних елементів дозволяє регулювати кут нахилу вручну. Зимове сонце рухається по небосхилу нижче, промені падають на панелі під меншим кутом, «ковзають» по поверхні. Встановіть фотоелектричні модулі майже перпендикулярно землі.
- СЕС із автоматичними трекерами. Перевірте рухомі елементи, щоб всередину не потрапляла волога. Решта відпрацює автоматика.
Всім типу сонячних батарей восени не завадить профілактичне очищення від пилу та бруду. Взимку підніматися на дах не завжди є можливість. Але не використовуйте жорсткі щітки та миючі засоби, щоб уникнути пошкоджень скла або плівки.
Вплив снігу на роботу сонячних батарей
Вплив снігу на роботу сонячних батарей
Деякі зими в Україні бувають дуже сніговими. Як це впливає ефективність роботи сонячної електростанції?
- Навіть у похмуру погоду вдень сонячні батареї взимку виробляють небагато електрики. Це супроводжується нагріванням поверхні. Тому сніг, що намело за ніч, за кілька годин або розтане, або скотиться пластами вниз. Частина може затриматися в місці, де панелі спираються на дах, якщо нахил даху менший за кут установки панелей. Тоді можна трохи допомогти і змісту кучугури щіткою.
- Під час інтенсивного снігопаду вдень потужність сонячних панелей знижується до 10-20% норми. Поверхня хмар відбиває більшість сонячних променів, залишилося – розсіюється, і на фотоелементи потрапляє дуже малий відсоток та ще й з непродуктивного спектру.
- У ясну погоду, коли сніг випав і лежить, а панелі вже встигли очиститись, його наявність на землі та дахах навколо може підвищити виробництво електрики. У такі дні повітря дуже прозоре, світло доходить у повному обсязі, та ще й відбивається від снігу і також потрапляє на робочу площу.
Тому сніг може як заважати, так і покращувати роботу сонячних батарей узимку.
Лід через свою вагу може становити загрозу для опорних конструкцій. Попадання вологи під скло або плівку через розгерметизацію призводить до нічного замерзання та розширення тріщин. Вдень вода провокує коротке замикання, що виведе обладнання з ладу. Навіть залізо рве замерзла вода, тому до морозів потрібно перевірити, чи немає пошкоджень в ізоляції.
Чи достатньо електроенергії від сонячних батарей узимку?
Як випливає з наведених вище прикладів та пояснень, продуктивність сонячних батарей взимку залежить від погодних умов.
Ідеальний варіант, коли ви отримаєте максимальну кількість електрики від СЕС – сніг випаде на початку зими, а далі буде мороз та сонце. Тоді зменшення загальної кількості виробленої енергії буде лише від короткого світлового дня. Але інтенсивність освітлення дозволить зробити запаси в акумуляторах, а також автономна система забезпечить усі потреби. Найгірше, якщо всю зиму протримається похмура погода з дощем і мокрим снігом. Вони вкрадуть у вас до 90% потужності і без допомоги спільних мереж не обійтися.
Але українська зима, хоч і непередбачувана, але не впадає в крайнощі. За статистикою, сонячні батареї взимку виробляють у 4-5 разів менше струму, ніж навесні та у першій половині літа. Зробіть розрахунки потреб в електриці, і при купівлі обладнання для СЕС вибирайте систему, яка забезпечить вам автономну роботу в аварійному режимі. А надлишки виробленої електроенергії можна продавати за зеленим тарифом, для цього треба мати мережевий інвертор та оформити документи до обленерго.