ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОПТИМИЗАЦИЯ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ ЗИМОЙ
Электричеством мы пользуемся в любое время года. Но в холодную погоду до обычного перечня домашних приборов добавляются электроника, системы отопления или электрические обогреватели, поэтому затраты энергии возрастают. Можно ли надеяться, что солнечные батареи зимой обеспечат хотя бы критические потребности, если произойдет авария в общей сети? Попробуем разобраться.
Солнечным фотоэлектрическим панелям нужен свет, а не тепло
Тонкопленочные, моно- или поликристаллические солнечные панели работают по фотоэлектрическим принципу, то есть превращают в ток свет, а не температуру. По их производительность влияют:
- Интенсивность светового потока
- Угол наклона лучам
- Общее время светового дня
Температура также – солнечные панели страдают от перегрева летом, а мороз им даже полезен. В процессе работы поверхности фотоэлементов нагреваются, поэтому естественное охлаждение снижает риск возникновения PID на солнечных панелях зимой.
День зимой малый, и с этим ничего не поделаешь. На сайтах погоды указывают продолжительность светового дня для вашей местности. Благодаря этому можно посчитать, сколько часов в день ваша СЭС сможет работать.
Угол наклона панелей можно изменять. Если солнечная электростанция оборудована автоматикой, возвращает рабочую плоскость в зависимости от положения Солнца на небосклоне – влияние «углового» фактора минимален. Если фотоэлектрические модули закреплено статически – производительность солнечных батарей зимой уменьшается из-за отклонения угла освещения от оптимального.
Интенсивность светового потока зависит от прозрачности атмосферы. То есть в ясную погоду солнечные батареи зимой за час работы давать нормативную мощность, а иногда и большую! А вот облачность, туманы и осадки значительно ухудшают условия освещения и выработки тока падает. Снежные заносы и лед – отдельная тема, о них ниже.
Как работают солнечные коллекторы зимой?
Поэтому солнечные батареи зимой будут производить электричество, хотя и в меньшем количестве в сутки, чем весной или летом. А будут солнечные коллекторы зимой подогревать воду?
Солнечные коллекторы не превращает солнечное излучение в электричество, а нагревают воду или теплоноситель, затем через теплообменник греет воду. Водяной коллектор идеальный для горячего водоснабжения с весны до поздней осени. Зимой вода может замерзнуть и порвать трубы коллектора, если ее температуру не поддерживать дополнительным подогревом ночью.
Теплоноситель, которым обычно служит пропиленгликоль, выдерживает морозы до -20 ° С, но очень боится перегрева и выкипания летом. Поэтому оба варианта имеют преимущества и недостатки. К тому же, из-за уменьшения светового дня и погодные условия время, когда солнечных лучей хватает для работы коллекторов, существенно уменьшается. Средняя эффективность солнечных тепловых коллекторов зимой составляет от 10 до 25% от их производительности в весенне-осенний период. Этого едва хватит для снабжения теплой воды, и совершенно недостаточно для отопления в климатической зоне центра и севере Украины.
Оптимизация солнечных панелей под зимние условия
Как подготовить имеющуюся СЭС в холодное время года? Что можно сделать, чтобы солнечные батареи зимой производили электричество в нужных объемах?
Производители качественных солнечных батарей просчитывают и тестируют все возможные режимы работы оборудования. Отдельные панели могут выдержать до 2 м снега на поверхности и температуру до -60 ° С. Поэтому «запас прочности» значительно превышает критические зимние условия на широте Украины. Вот общие советы подготовки к зиме:
- В конструкции не предусмотрена возможность изменения угла установки солнечных панелей. Подготовка к зимнему периоду состоит из проверки поверхностей на герметичность и механические повреждения. Ну разве что дополнительный аккумулятор установить, чтобы увеличить запасы на аварийные случаи.
- Конструкция опорных элементов дает возможность регулировать угол наклона вручную. Зимнее солнце движется по небосводу ниже, лучи падают на панели под меньшим углом, «скользят» по поверхности. Установите фотоэлектрические модули почти перпендикулярно относительно земли.
- СЭС с автоматическими трекерами. Проверьте подвижные элементы, чтобы внутрь не попадала влага. Все остальное отработает автоматика.
Всем типам солнечных батарей осенью не помешает профилактическую очистку от пыли и грязи. Зимой подниматься на крышу не всегда есть возможность. Но не используйте жесткие щетки и моющие средства, чтобы избежать повреждений стекла или пленки.
Влияние снега на работу солнечных батарей
Некоторые зимы в Украине бывают очень снежными. Как это влияет на эффективность работы солнечной электростанции?
- Даже в пасмурную погоду днем солнечные батареи зимой производят немного электричества. Это сопровождается нагревом поверхности. Поэтому снег, что намело за ночь, за несколько часов или растает, или скатится вниз пластами. Часть может задержаться в месте, где панели опираются на крышу, если наклон крыши меньше угол установки панелей. Тогда можно немножко помочь и содержания сугробы щеткой.
- Во время интенсивного снегопада днем мощность солнечных панелей снижается до 10-20% от нормы. Поверхность облаков отражает большинство солнечных лучей, осталось – рассеивается, и на фотоэлементы попадает очень малый процент, да еще и с непродуктивного спектра.
- В ясную погоду, когда снег выпал и лежит, а панели уже успели очиститься, его наличие на земле и крышах вокруг может повысить производство электричества. В такие дни воздух очень прозрачное, свет доходит в полном объеме, да еще и отражается от снега и тоже попадает на рабочую площадь.
Поэтому снег может как мешать, так и улучшать работу солнечных батарей зимой.
Лед-за своего веса может представлять угрозу для опорных конструкций. Попадание влаги под стекло или пленку из-за разгерметизации приводит к ночного замерзания и расширения трещин. Днем влага провоцирует короткое замыкание, что выведет оборудования из строя. Даже железо “рвет” замерзшая вода, поэтому к морозам нужно проверить, нет ли повреждений в изоляции.
Достаточно электричества от солнечных батарей зимой?
Как следует из приведенных выше примеров и объяснений, производительность солнечных батарей зимой зависит от погодных условий.
Идеальный вариант, когда вы получите максимальное количество электричества от СЭС – снег выпадет в начале зимы, а дальше будет мороз и солнце. Тогда уменьшение общего количества произведенной энергии будет только от короткого светового дня. Но интенсивность освещения позволит сделать запасы в аккумуляторах, а также автономная система обеспечит все потребности. Хуже всего, это если всю зиму продержится пасмурная погода с дождем и мокрым снегом. Они украдут у вас до 90% мощности, и без помощи общих сетей не обойтись.
Но украинская зима, хотя и непредсказуема, но не впадает в крайности. По статистике, солнечные батареи зимой производят в 4-5 раз меньше тока, чем весной и в первой половине лета. Сделайте расчеты потребностей в электричестве, и при покупке оборудования для СЭС выбирайте ту систему, которая обеспечит вам автономную работу в аварийном режиме. А излишки произведенной электричества можно продавать по зеленому тарифу, для этого надо иметь сетевой инвертор и оформить документы в облэнерго.
