Как рассчитать мощность солнечных батарей для дома

Материал для панелей

Все современные системы преобразования солнечной энергии теоретически могут выдавать до 25 %. Эти показатели достигнуты при наиболее благоприятных условиях работы. В реальной жизни этот показатель еще меньше. Практика показывает, что для многих изделий считается хорошим коэффициент полезного действия до 15 %.

Поэтому для промышленного получения электричества, используются значительные площади элементов солнечных батарей.

Немаловажным фактором является сам материал, из которого изготавливаются панели.

В массовом производстве для создания панелей используется кремний. Но проблема как раз в том и состоит, что он работает от солнечного излучения, но воспринимает только инфракрасный спектр излучения. Ультрафиолетовая энергия ими не фиксируется и пропадет напрасно.

Мало того. На КПД солнечной батареи оказывает большое влияние и сам кремний. Вернее тот тип, который применяется в фотоэлементах.

Известно, все панели различаются на три вида, по типу строения кремния:

Солнечная погода — существенный фактор, влияющий на производительность. Те же тонкопленочные виды могут стабильно работать и в пасмурную погоду. Но при этом производительность настолько мала, что нужного эффекта трудно достигнуть. Необходим высокий уровень КПД, как у монокристаллов, но с облачностью этот показатель стремительно снижается.

Есть экспериментальная формула, которая наглядно показывает зависимость кпд солнечных батарей от угла, под которым солнечные лучи попадают на поверхность фотоэлементов.

Расчет количества солнечных батарей и их мощности

Так как солнечные панели вырабатывают электрическую энергию только в светлое время суток, то это необходимо учесть в первую очередь, так же стоит понимать, что выработка в пасмурные дни и зимой очень сильно снижается, и может составлять 10-30 процентов от мощности панелей. Для простоты и удобства мы будем делать расчет с апреля по октябрь, по времени суток основная выработка идет с 9 до 17 часов, т.е. 7-8 часов в день. В летнее время интервалы конечно будут больше, с восхода до заката, но в эти часы выработка будет значительно меньше номинала, поэтому мы усредняем.

Итак 4 солнечные батареи мощностью 250Вт. (всего 1000Вт). За день выработают 8кВт.ч энергии, т.е. в месяц это 240кВт.ч. Но это идеальный расчет, как мы говорили выше, в пасмурные дни выработка будет меньше, поэтому можно лучше взять 70% от выработки, 240 * 0,7 = 168 кВт.ч. Это усредненный расчет без потерь в инверторе и аккумуляторных батареях. Так же это значение можно применить для рассчета сетевой солнечной электростанции где не используются аккумуляторные батареи.

Как увеличить КПД панелей

Можно ли повысить эффективность солнечных батарей? Чтобы получить максимальный эффект от установки солнечной системы необходимо соблюдать все правила эксплуатации панелей: контролировать угол наклона, правильно разместить с возможностью проветривания, очищать поверхность фотоэлементов и исключать затемненные участки. Кроме того, отдавайте предпочтение тем батареям, которые изготовлены из высококлассного кремния. Именно они смогут обеспечить наивысший КПД.

Повысить КПД солнечной панели

Сегодня этим вопросом занимаются научно-исследовательские центры, и данное направление является приоритетным. Инженерами предпринимаются попытки производить такую солнечную систему, которая будет состоять из модулей разных материалов. Смысл такой задумки заключается в том, чтобы разные материалы и несколько слоев могли впитывать в себя все типы энергии: как инфракрасное излучение, так и ультрафиолетовое. Подобное решение сможет повысить КПД в два, а то и в три раза. Ученые предполагают, что такие современные модули смогут производить до 90% эффективности. Более высокий процент производительности позволяет не только вырабатывать больше энергии, но и сократить срок окупаемости.

Минусы

Энергетическая установка нуждается в периодическом обслуживании. То есть к ним должен быть постоянный и свободный доступ.
Чем выше энергоотдача, тем больше панелей требуется. Из этого вытекает вывод — чем больше элементов, тем больше места им нужно.
Выработанное электричество должен хранить аккумулятор. Уровень заряда необходимо постоянно контролировать. А сами аккумуляторы, по всем нормам безопасности, держать в отдельном и вентилируемом помещении.
Как уже говорилось, сами элементы в летнее время сильно нагреваются. А это практически вдвое снижает их производительность. Избежать потерь при нагреве можно, если оборудовать дополнительную приточную вентиляцию, или как минимум оставить пространство между панелями и теми поверхностями, на которых они смонтированы. Дополнительные потоки воздуха будут охлаждать работающие элементы.
Эффективная работа возможна только при идеальных погодных условиях.
Максимум электричества вырабатывается, если выдержан прямой угол падения лучей солнца на поверхность панели. Это условие можно выдержать если снабдить систему автоматическими поворотными механизмами, что накладывает дополнительные затраты на эксплуатацию и ремонт. Механические элементы неизбежно будут выходить из строя.
Со временем использования самих панелей, их КПД, естественным образом, уменьшается.
Место установки необходимо выбирать таким образом, чтобы все солнечные панели большую часть времени находились на солнце, а не в тени.

Если проектируется полновесное снабжение дома «энергией солнца», на всю систему денег надо много и сразу.

Как выбрать остальные составляющие системы

Обязательными компонентами для работы солнечной батареи является инвертор и аккумулятор, а так же крепления для солнечных панелей. Для обеспечения дома энергией и правильной работы системы при их выборе также необходимо учитывать определенные технические характеристики.

Выбор емкости аккумуляторов

Зачем нужно выбирать емкость аккумулятора? В солнечной батарее вырабатывается энергия, которая накапливается в аккумуляторе, с целью выполнения трех важных функций:

компенсировать периоды плохой погоды и продолжать электроснабжение дома;
покрывать пиковую нагрузку;
обеспечить электроэнергией частный дом в ночное время.

На сегодняшний день нет проблем с выбором аккумулятора, промышленность выпускает разнообразные модели для систем резервного питания, которые отлично подходят для солнечной батареи

Но проблема может возникнуть в том случае, если для большого количества модулей будет недостаточно емкости одного аккумулятора, поэтому очень важно правильно выбрать солнечный аккумулятор с учетом потребляемой энергии и технических характеристик устройства. Например, аккумулятор мощностью 12В и емкостью 100А/ч (ампер/час) может сохранять 1200 Вт*ч

Но постоянно аккумулятор не может сохранять столько энергии, так как его работа напрямую зависит от зарядки и интенсивности использования. Специалисты советуют производить расчеты так, чтобы размер батареи аккумулятора позволял сохранить энергии минимум на 4 дня. Если более понятным языком: представим потребность дома в 3600 Вт*ч в день, теперь делим эту цифру на напряжение 12Вт, после чего получаем дневную норму 300 А*ч. То есть на 4 дня бесперебойной работы нам нужен заряд 1200 А*ч.

Аккумуляторы для солнечных панелей

Перед покупкой и выбором типа аккумулятора учитывайте, что батарея из свинца требует на 20% больше от рассчитанного значения, так как ей нежелательно полностью разряжаться. А вот, например, для батареи кадмиево-никелевой дополнительно уже потребуется свыше 20%. То же самое правило применяется и к железо-никелевым. Насчет щелочных можете быть спокойны, так как полная разрядка аккумулятора не вредит их сроку службу и общей работе.

Для того чтобы аккумулятор прослужил заявленный срок и не подвергался перенапряжениям или, наоборот, глубокой разрядке, необходимо использовать качественный контроллер.

Выбор инвертора

С помощью инвертора постоянная энергия, получаемая панелями от солнца, превращается в переменную с повышением напряжения до 220В, необходимого для обеспечения бытовых потребностей. Мощность инвертора начинается от 250 Вт и может достигать 8000 Вт. Оптимальным вариантом является инвертор с мощностью 3000 Вт, который способен обслуживать сразу несколько модулей параллельного подключения. Специалисты советуют выбирать для дома трехфазные синусоидальные инверторы. Они отличаются надежностью, высоким качеством и долгим сроком службы. Кроме того, они также могут служить «буфером» для вывода излишней солнечной электроэнергии в общую сеть.

Делаем расчет: сколько нужно солнечных батарей для частного дома

Если вы узнали свое базовое потребление энергии и просмотрели солнечную активность вашей местности, то можете самостоятельно рассчитать необходимое количество солнечных батарей. Сразу следует сказать, о том, что в расчетах вас может помочь специальный онлайн калькулятор, где достаточно ввести все полученные вами показатели. Именно он сможет подсказать, сколько аккумуляторов потребуется для электростанции частного дома.

Для этой процедуры потребуется базовое потребление энергии за 24 часа разделить на инсоляцию требуемого месяца.

Число, которое вы получите в итоге разделите на показатель мощности той панели, которую вы выбрали, она указывается в паспорте. Результат определяется в пользу большей величины и есть окончательным. Само собой, что чем больший показатель производительности, тем меньше панелей вам нужно будет установить.

Не менее важным станет определение периода, в который работать должна вся система. Так как если инсоляция упадет, потребуется батарей в несколько раз больше чем при норме.

Разновидности солнечных модулей для дома

Модульные гелиопанели состоят из фотоэлектрических преобразователей. На производстве выпускают два вида таких устройств.

Различие между преобразователями состоит в разновидности кремниевых полупроводников:

Поликристаллические. Получают такие фотоэлементы путем длительного охлаждения кремниевого расплава. Хотя данная технология существенно удешевляет процесс производства и делает изделия более доступными для покупателей, их эффективность не превышает 12 %.
Монокристаллические. В данном случае речь идет об искусственном выращивании кристаллов кремния, которые затем нарезают на тонкие пластины. Этот способ считается наиболее затратным, однако он обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия. Среднее значение его колеблется в пределах 17 %, однако встречаются фотоэлементы на монокристаллах и с более высокими показателями.

Фотоэлементы на поликристаллах имеют плоскую квадратную форму и поверхность с неоднородной структурой. В то же время, монокристаллические солнечные элементы обладают однородной структурой поверхности и формой в виде квадрата со срезанными углами.

Схема электропроводки от гелиопанелей

Чтобы понять, каким образом солнечная электроэнергия для дома попадает в электросеть и питает бытовые приборы, стоит рассмотреть схему работы солнечного оборудования. Несмотря на кажущуюся сложность, принцип действия схемы является достаточно простым и состоит из четырех этапов.

Солнечные панели являются первым компонентом электрической схемы. Они собираются из заданного количества пластин фотоэлементов в прямоугольные тонкие модули. Мощность фотопанелей может быть разной, однако она всегда делится на 12 вольт.

Для улавливания фотонов плоские панели размещают на открытых для солнечного света пространствах. Мощные солнечные батареи для дома получаются после объединения модульных блоков между собой. Такая батарея предназначена для преобразования солнечной энергии в постоянный ток.

Аккумуляторы служат для накопления электроэнергии, полученной от солнца. В данном случае, если бытовые приборы в доме были подключены к центральной электросети, то генерируемая солнечная энергия накапливается в аккумулирующих устройствах. Кроме того, они запасают излишнее количество электроэнергии, поступающей с гелиопанелей, которая не расходуется в полном объеме.

Задачей аккумулятора является подача необходимого количества электроэнергии и обеспечение стабильности напряжения, когда возрастает ее потребление. Ту же функцию аккумуляторные блоки выполняют в ночное время суток либо при недостатке солнечного света, когда фотопанели не работают.

Последний важный узел схемы электроснабжения от солнечных батарей – это инвертор. Он необходим для преобразования постоянного тока, который подается от солнечных модулей к аккумуляторам, в переменный с напряжением в 220 вольт. Как известно, такой уровень напряжения необходим для работы большинства современных бытовых приборов.

Устанавливаем уровень напряжения для солнечных батарей

Чтобы понять, сколько дают энергии солнечные батареи, нужно определиться с уровнем их рабочего напряжения. Это значение всегда кратно 12 вольтам, поскольку такое напряжение характерно большинству аккумуляторов. Чаще всего используются инверторы, контроллеры и солнечные панели с напряжением в 12, 24 или 48 вольт.

Для систем с более высоким уровнем напряжения можно применять питающие кабели с меньшим сечением, что обеспечивает высокую надежность соединений.

В тоже время, аккумуляторы по 12 вольт, если они сломаются, можно заменять поочередно. Особенностью эксплуатации батарей с напряжением в 24 вольта будет необходимость замены узлов только попарно. В случае использования системы с напряжением в 48 вольт необходимо будет менять сразу 4 батареи, расположенных на одной ветке

Кроме того, при неосторожном обращении с батареями в 48 вольт можно получить удар электрическим током.

Рабочее напряжение электросистемы напрямую влияет на то, сколько дает солнечная батарея. Этот фактор учитывается при подборе необходимого оборудования.

Зависимость между мощностью инвертора и пиковыми нагрузками выглядит так:

3-6 кВт – 48 вольт;
1,5-3 кВт – 24 или 48 вольт;
до 1,5 кВт – 12, 24 или 48 вольт.

В рассматриваемом примере выбор между сложностями при замене аккумуляторов и надежностью электропроводки сделаем в пользу последнего. Уровень рабочего напряжения составит 24 вольта.

Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии

Теперь что касается потребителей и их мощности, приведем основные из них:

Телевизор Led – 50-150Вт.
Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
Ноутбук – 20-50Вт
Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
Роутер – 10-20Вт.
Кондиционер 9 – 700-900Вт.
Эл. Чайник – 1500Вт.
Микроволновка – 500-700Вт.
Стиральная машина – 600 – 900Вт.
Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.

Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.

Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии

Теперь что касается потребителей и их мощности, приведем основные из них:

Телевизор Led – 50-150Вт.
Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
Ноутбук – 20-50Вт
Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
Роутер – 10-20Вт.
Кондиционер 9 – 700-900Вт.
Эл. Чайник – 1500Вт.
Микроволновка – 500-700Вт.
Стиральная машина – 600 – 900Вт.
Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.

Почему мощность солнечной батареи 210 кВт лучше

Отличным вариантом станет солнечная батарея мощностью в 210 кВт. Но и здесь все не так просто.

Первое, что нужно учесть, это то, что солнце не будет светить весь месяц, и именно по этой причине необходимо свериться с архивом погодных условий в регионе, чтобы узнать приблизительное количество пасмурных дней. Как итог, вы увидите, что примерно 7 дней в общем количестве будет особо пасмурных и в этот период солнечные батареи не смогут давать нужное количество энергии.

Кроме этого нужно осознавать, что осеню и весной, день сокращается, а облачные дни увеличиваются, поэтому если вам нужна солнечная энергия, начиная с марта и заканчивая октябрем, то лучше увеличить массив батарей до 50%. Это зависит от региона проживания

Самым плачевным временем года для выработки солнечной энергии станет зима. Это, то время года, когда солнце может не появляться неделями, и в данной ситуации ни один массив не сможет помочь. В такой период лучше пользоваться бензогенераторами или ветрогенераторами. Кстати, последний, может стать основным поставщиком энергии в это время года. Конечно, если в вашей местности есть хорошие зимние ветра, и вы установили достаточно мощный генератор.

Предполагаемые сроки службы

Многих желающих перейти на такой альтернативный источник энергии как солнечные батареи, в первую очередь интересует их срок службы.

Практика показывает, что отдельные солнечные батареи функционируют гораздо дольше, нежели предусматривает их срок годности. Как произошло с самой первой, которая работает до сих пор вот уже 60 лет. Однако невозможно сказать, что может случиться с батареей после истечения ее срока годности.

Зависеть срок службы солнечных панелей будет во многом от типа модулей. В настоящее время чаще всего применяются:

Монокристаллические. Наиболее эффективные, имеют неплохие температурные коэффициенты.
Поликристаллические. Более доступные, нежели монокристаллические, новейшие модели при этом имеют гораздо лучшие характеристики. Именно поэтому они популярны в последнее время.
Аморфные, или тонкопленочные. В таких АКБ используется наименьшее количество кремния. Их КПД практически в два раза меньше, чем у кристаллических. Положительным моментом является довольно низкий температурный коэффициент.

Не спешите покупать самые выгодные на ваш взгляд солнечные панели. Решение об их типе, а также о том, сколько элементов необходимо для обеспечения дома, необходимо принимать после консультации специалиста.

Большинство производителей в среднем дают гарантийные сроки от 10 до 20 лет. При этом сроки на повреждения механического характера часто составляют около 1-5 лет. Если же говорить о деградации, то обычно производители гарантируют снижение мощности после 10 лет работы не более чем на 10%. Ухудшение функций солнечных панелей, к сожалению, неизбежно.

Следует обратить внимание на срок службы отдельных компонентов системы. Так, аккумулятор прослужит 2-15 лет, а силовая электроника в среднем 10-12

Не забывайте производить своевременную замену.

От чего зависит мощность солнечный батарей

Конструкция гелиобатареи — не единственный фактор, определяющий эксплуатационные показатели комплекса. В процесс вмешиваются внешние факторы, которые уменьшают возможности комплекса. Они воздействуют на работу оборудования поодиночке и сообща, снижая эффективность и уменьшая показатели гелиостанции.

Мощность солнечной батареи — это количество электроэнергии, которое она способна выдать в единицу времени. Это величина конечная, то есть рассчитанная по максимальному значению и имеющая определенный предел. Известно, что солнечная постоянная — 1 кВт на 1 м². Эта величина измерена в определенных условиях, обозначает количество энергии, падающее на земную поверхность в солнечный день при температуре 25° и постоянно вертикальном падении на поверхность. На практике получение полного расчетного объема энергии невозможно.

КПД солнечных панелей ограничен и не превышает 24 %, поэтому максимальной мощностью, полученной от 1 м² принимающей поверхности может быть 0.24 кВт. Это в идеальных условиях и с постоянной коррекцией положения поверхности относительно Солнца. На практике таких условий не бывает. В ситуацию вмешиваются погодные, климатические и сезонные условия. Возможны целые пасмурные недели, длительность светового дня в летний и зимний период существенно отличается.

Кроме этого, температура также влияет на способность солнечных элементов производить энергию — ее выработка значительно падает, как только температура поднимается выше +25°. Это означает, что в ясный летний день, когда мощность солнечных батарей на каждый квадратный метр должна быть максимальной, получить ожидаемый результат не удастся из-за сильного нагрева фотоэлементов. Поэтому, производя расчет солнечной электростанции, надо делать поправки на сезонные условия, длительность дня и прочие природные факторы.

Следующий фактор, который необходимо учесть при выполнении расчета — деградация гелиопанелей. Этот показатель у разных моделей отличается, есть образцы, сохраняющие до 90 % рабочих качеств даже через 20–25 лет эксплуатации. однако, у большинства панелей деградация происходит равномерно и пропорциональна длительности использования.

Кроме этого, расчет количества солнечных панелей необходимо делать с учетом потерь на дополнительном оборудовании — инвертор имеет КПД около 92–96 (и это одна из лучших моделей). Кроме этого, неизбежны потери на АКБ и контроллере, которые достигают 40 % и также снижают общие параметры комплекса. Сами приборы расходуют энергию на питание собственных плат. Поэтому, полный и точный расчет солнечных панелей — задача крайне сложная, требующая экспериментального подтверждения.

Как рассчитать необходимую мощность солнечной электростанции

В настоящее время, т.к. “зеленый тариф” еще не вступил в силу (он будет введен весной 2020 г.) сетевая солнечная электростанция окупится максимально быстро, если вы будете использовать всю вырабатываемую солнечными модулями энергию, и излишков не будет, ведь сейчас они просто теряются. Понять необходимую мощность достаточно легко.

Самое главное, понять ваше среднемесячное потребление. Легче всего это сделать посмотрев свои “платежки” за электричество. В них указан месячный расход электроэнергии. Сетевая солнечная электростанция работает в светлое время суток, когда светит солнце и не замещает ночное потребление, но надо учитывать, что ночью тариф существенно дешевле, поэтому мы как раз экономим на дневном, дорогом тарифе. Исходя из вышесказанного, мы понимаем, что 100% потребления сетевая солнечная электростанция не заместит, обычно мы можем говорить о замещении 60-70% потребления, т.к. остальная часть приходится на вечернее-ночное время. И так, разберем на примере, как рассчитать оптимальную мощность сетевой солнечной электростанции для экономии электроэнергии:

По платежкам мы видим, что среднее потребление весна-осень — 550 кВт*ч, а зимой потребление доходит до 1000 кВт*ч. Зимнее потребление практически всегда выше летнего, но т.к. солнце лучше “работает” именно весна-осень, мы рекомендуем подбирать мощность солнечной электростанции, именно исходя из летнего потребления, чтобы по максимуму экономить летом и проецировать сэкономленные кВт*ч на зиму, если мы будем стараться закрыть именно зимнее потребление, то нам потребуется такая мощность электростанции, которая будет давать очень большой избыток, не используемой энергии, в летний период, это будет актуально только с введение “зеленого тарифа”, поэтому сейчас лучше подбирать мощностьсолнечной электростанции, именно для своих нужд и минимальным количеством излишней энергии. С введением “зеленого” тарифа, мощность солнечной электростанции можно будет увеличить, тем более наша компания предлагает очень легкий способ масштабирования солнечных электростанций!
И так, мы ориентируемся на максимальное замещение весенне-осеннего потребления, и можем замещать около 70%, т.к. остальные кВт*ч мы потребляем в вечернее и ночное время. Общее среднемесячное дневное потребление составляет 550 кВт* 0,7 = 385 кВт*ч в месяч, среднесуточное дневное потребление 385 кВт*ч / 30 = 12,8 кВт*ч. И так, нам надо получать 12,8 кВт*ч электроэнергии в день, чтобы максимально заместить дневное электропотребление в доме и экономить на более дорогом дневном тарифе. В среднем в Подмоковье за 8 месяцев (март-октябрь) уровень инсоляции равен 4,2 кВт*ч/м2 в сутки (по данным NASA Surface meteorology and Solar Energy). Поэтому, мы делим требуемое количество кВт*ч — 12,8 на уровень инсоляции и получаем требуемую мощность:

12,8/4,2=3,04.

То есть оптимальна для нас Сетевая солнечная электростанция 3 кВт

Ниже мы приведем сравнительный график потребления на объекте и выработки станции (исходя из цифр выше).

Как мы видим, даже с таким расчетом летом у нас будут излишки, и солнечная электростанция будет генерировать более 400 кВт*ч в месяц, при требуемых 385 кВт*ч, суммарно по году солнечная электростанция заместит до 50% всего потребления на объекте.

И если раньше за год, при тарифе 6 руб./кВт*ч, вы платили 8300*6= 49 800 рублей, то с установкой солнечной электростанции станете платить (8300-3806,5)*6=27 561 рубль. И экономить 22 239 рублей в год!

С учетом минимального срока службы солнечной электростанции 25 лет, за это время вы сможете сэкономить более550.000 рублей , и это без учета ежегодного роста тарифа, а растут они постоянно и стабильно!

В этой статье вы сможете прочитать про сроки окупаемости сетевой солнечной электростанции, а здесь ознакомиться с реальными цифрами по результатам работы одной из солнечных электростанций смонтированных нашей компанией.

Также вы можете воспользоваться калькулятором для расчета требуемой мощности, но в настоящее время он вам покажет мощность требуемую с учетом зимнего времени (то есть максимальную). Поэтому лучше всего обратиться за расчетом к нашим инженерам, они смогут рассчитать максимально эффективное решение, осуществить бесплатный выезд на объект, для замера реального текущего потребления и согласовать варианты и место установки солнечной электростанции, для ее оптимальной работы.

Что необходимо учитывать при расчете солнечного генератора

Солнечный свет, как и любая другая физическая величина, имеет ряд параметров. Они должны использоваться при расчете генератора. К ним относятся:

Уровень освещенности или мощность солнечного излучения на квадратный метр. Под ним подразумевается усредненное значение солнечного излучения. Оно измеряется в верхних слоях атмосферы Земли и расположенного перпендикулярно световым потокам. На примере Сочи эта величина равна 1365 Вт.
Максимальная мощность излучения солнца. Это полезная световая энергия. Она достигает поверхности Земли на уровне моря на экваторе и в безоблачный день. В среднем она равна 1 кВт/м кв.
Инсоляция – это усредненное время, в течение которого солнце освещает поверхность с максимальной интенсивностью. Обычно оно находится в пределах от 3 до 5 часов по российской территории.
Общая энергия излучения – величина, измеряемая за день облучения поверхности. Она определяется как произведение 1 кВтч и количества инсоляционных часов.
Мощность солнечной энергии – величина энергии, рассчитанная за сутки (24 часа). Этот показатель рассчитывается как соотношение общей энергии за день к 24 часам.

Обзор солнечных панелей по состоянию на начало 2020 года

Далее, журналисты ProfiDom.com.ua приведут краткий обзор краткий обзор нескольких моделей от известных производителей для того, чтобы можно было наглядно увидеть разницу между модулями различной эффективности.

Самые мощные солнечные панели

Тут мы размещаем солнечные панели в порядке роста КПД:

LP72-375M PERC – продукт представлен LEAPTON SOLAR состоит из очищенного монокристалла, соединенного по стандарту IBM 5 и имеет КПД в 19,1%. При стандартном размере 1960 х 992 мм выдает 375 Вт энергии, что очень неплохо для батареи такого класса.
LG NeOn 340 W – одна из новейших моделей популярного производителя. Имеет 60 клеток, но при этом 12 токосъемных дорожек, то есть фактически соединение IBM 12. Размер стандартный – 1686 x 1016, а мощность на выходе 340 Вт, что несколько ниже, чем у первой модели. Зато КПД составляет 19,8%.
SunForte PM096B00 333W от BenQ – при относительно стандартных габаритах 1559 x 1046 мм модуль включает целых 96 клеток, способных выдавать на выходе 333 Вт мощности. При этом за счет технологии IBC производитель смог добиться КПД в 20,4%.
JAM72S03-375/PR 375 от JA Solar – собрана из 144 клеток стандарта HalfCell и имеет соединение IBM 5. Производитель заявляет КПД до 19,5%, но что интересно при габаритах в 2000х991мм панель генерирует те же 375 Вт энергии, то есть, фактически, мощность на м2 ниже.

Видно, что стоимость растет пропорционально КПД и известности производителя и борьба тут идет, буквально, за каждую десятую процента.

Бюджетные солнечные панели

Теперь рассмотрим несколько бюджетных моделей для технологических характеристик:

AS-6P30 280W – модель компании Amerisolar. При стандартном размере 1640х992 выдает 280 Вт мощности и имеет соединение IBM 4. Материал – поликристалл, а коэффициент полезного действия 17,4%, что для такой модели неплохо. Интересно, что производитель дает гарантию на 2 года, хотя для панелей более характерно 4-5 лет.
RS 280 POLY – поликристаллическая панель малоизвестного китайского производителя Runda. Состоит из 60 клеток, с четырьмя токопроводящими дорожками. Выдает на стандартном размере 280 Вт, а заявленная эффективность составляет до 17,2%.
RSM60-6-280P – поликристаллическая модель от Risen с пятью токопроводящими дорожками на 60 клеток. Мощность и размеры такие же, как и у предыдущих представителей.
Energy AXP120-12-156-290 от AXIOMA – пожалуй уникальная модель. Оснащена 12-тью токопроводящими шинами с мощностью на выходе в 290 Вт. Номинальный КПД – 17,5%, что тоже немало. В основе поликристалл. Уникальна тем, что при таких характеристиках в Украине стоит достаточно недорого

Конкретные цены мы здесь не приводим, – они могут меняться абсолютно непредсказуемо. Особенно, в сегодняшней ситуации. Однако, на малоэффективные солнечные сетевые электростанции цена может быть в 2-4 раза меньше, чем на более производительные, однако, и выдают они, при этом, на 25-20% меньше энергии. Если вы, к примеру, закупите 10 LP72, то за несколько десятков тысяч грн., получите 3,7 кВт мощности, а установив на ту же сумму RSM60 (16 штук) – даже 4,4 кВт. Но, при этом потребуется больше площади для монтажа, да и скорость деградации последних будет выше.

Факторы, влияющие на эффективность фотомодулей

Журналисты ProfiDom.com.ua не раз слышали мнение, что на КПД влияет только используемый в производстве материал и от него напрямую зависит мощность батареи, но это не совсем так. Существует несколько технологических нюансов.

Как оценивается КПД солнечных панелей

КПД – пусть, не единственный, но все же, ключевой параметр. Он показывает, какой процент солнечного света панель может трансформировать в электроэнергию. КПД измеряется в «чистых» лабораторных условиях при следующих параметрах:

Объем энергии солнечного света – 1000 Вт;
Температура – 25 градусов;
Рабочая площадь модуля – 1 м2;
Угол наклона панели – 30 градусов.

И если производитель, к примеру, указывает КПД в 17%, это значит, что при указанных выше условиях из 1000 Вт батарея демонстрирует выходную мощность в 170 Вт на м2.

Вообще, эталоном для кремниевых элементов является 20% КПД. Некоторым производителям удалось увеличить этот показатель за счет технологических решений, но, в среднем, полезное действие составляет 16-18%. При этом:

Поликристаллические панели показывают 14-16%;
Монокристаллические дотягивают до 17-20%.

Влияние КПД на эффективность вполне очевидно: чем больше солнечной энергии может преобразовать модуль, тем выше мощность на выходе. Также, очевидно, что при эксплуатации достичь лабораторных условий невозможно, поэтому, фактический КПД часто отличается от заявленного.

Соединение и размеры пластин солнечных панелей

Солнечные панели состоят из многочисленных кремниевых пластин (36, 60, 72, 96 хотя возможно и другое количество). От размера и технологии соединения этих пластин напрямую зависит эффективность:

Монокристаллические батареи, разделенные на 60 клеток, выдают до 19% КПД;
Панели, разделенные на шинглы – прямые горизонтальные линии – демонстрируют от 17% до 19% КПД;
120-клеточная панель, в которой размер клетки уменьшен вдвое, позволяет повысить производительность до 20%;
Новейшие батареи с IBC-структурой на 60 или 96 клеток выдают до 22% эффективности, что пока является рекордом.

При оценке соединения, на первое место выходит количество шин. Шины – это вертикальные линии, проходящие сквозь всю панель, через которые передается выработанное электричество. Чем больше шин, тем меньше потерь при передаче. Наиболее эффективными на данный момент являются панели IBM-5 с 5-тью горизонтальными шинами.

Мощность солнечных батарей на квадратный метр

Альтернативный способ оценки эффективности солнечной панели – это измерение производственной мощности на м2 или на 1 модуль (по стандарту – 1,6 м2). В этом случае, покупатель получает не абстрактные проценты, а конкретное количество вырабатываемой энергии.

Мощность и КПД – взаимосвязанные величины и тестируются они при одинаковых лабораторных условиях. Поэтому, чтобы рассчитать мощность, – достаточно площадь умножить на КПД и на 1000 Вт (солнечное излучение при испытаниях). Например, 1,6*20%*1000 = 320 Вт.

Однако, производители добиваются и большей мощности при меньших КПД, за счет оптимизации соединений и сокращении энергопотерь, при передаче от фотомодуля непосредственно на распределительную коробку. Поэтому, одинаковые по КПД панели могут на выходе давать разное количество энергии.

Подведем итоги

Технологии не стоят на месте, и оборудование для электростанций становится меньше по площади и мощнее.

Мы советуем выбирать только качественное оборудование, чтобы батареи работали долго и эффективно.

Наши специалисты всегда помогут подобрать и рассчитать подходящий комплект, основываясь на характеристиках оборудования и желании заказчика.

При правильном подборе оборудования и грамотной установке и подключении, электростанция будет обеспечивать вас электричеством от 15 до 30 лет без замены оборудования! А при профессиональном и своевременном профилактическом обслуживании срок службы установок достигает 50 лет!

Статью подготовили эксперты компании solarworks.ru

При цитировании ссылка на первоисточник обязательна.

Самые эффективные солнечные батареи: КПД, мощность и показатели напряжения

Материал для панелей

Расчет количества солнечных батарей и их мощности

Как увеличить КПД панелей

Минусы