Эффективное работы солнечных панелей

От чего зависит эффективность солнечных панелей

Популярность солнечных систем сегодня стремительно растёт. Однако, устанавливая такие батареи, многие не задумываются, от чего зависит эффективность солнечных панелей. Лишь при правильной эксплуатации затраты на монтаж системы быстро окупятся и количество получаемого тока будет максимальным.

Факторы, определяющие эффективность работы солнечных систем

Некоторые люди, начитавшись о положительных качествах и преимуществах данного способа получения электроэнергии, забывают поинтересоваться: «А как же добиться максимального КПД». Оказывается, недостаточно купить и установить фотоэлементы, нужно также обеспечить системе оптимальные условия работы. Эффективность солнечных панелей зависит от следующих факторов:

• климатические условия;
• текущее освещение (наличие или отсутствие тени);
• изменения температурного режима;
• возможные загрязнения;
• угол наклона элементов.

Чтобы КПД солнечной системы стремилось к 100%, необходимо учитывать все перечисленные моменты.

Климатические условия

От того, насколько интенсивно будет светить солнце на батареи, напрямую зависит эффективность их работы. При низком солнечном освещении либо при его полном отсутствии, система будет работать с минимальной отдачей.

В пасмурную погоду, когда идёт дождь или сильный снег, элементы вообще могут не вырабатывать ток.

Чтобы минимизировать негативные последствия отсутствия солнечного света, панели оснащают аккумуляторами. Они в течение дня накапливают энергию, а затем отдают её. Ночью люди потребляют меньше электроэнергии, поэтому запаса аккумулятора вполне достаточно.

Текущее освещение

Эффективность работы солнечных панелей будет максимальной, если обеспечить им равномерную освещённость по всей площади. В ряде случаев на отдельные элементы системы попадает меньше солнечного света, в результате общее количество вырабатываемой электроэнергии снижается. Если какой-либо из элементов находится в тени, рекомендуется его временно отключить. Необходимо в течение светового дня следить за освещённостью панелей.

Специалисты рекомендуют устанавливать фотоэлементы на солнечной стороне. Существуют также поворотные системы, они автоматически отслеживают положение Солнца и поворачиваются по мере его перемещения по небосводу.

Изменения температурного режима

Многие ошибочно считают, что чем выше поднимаются столбики термометра, тем более эффективно работают солнечные системы. Производительность панелей зависит от угла падения лучей и их освещённости. Из-за высоких температур, элементы, наоборот, могут выйти из строя.

Нередко системы работают эффективнее в зимнее время года, когда солнце светит не так сильно, зато температура на улице не критическая. Чтобы избежать перегрева панелей в летний зной, рекомендуется устанавливать их с небольшими зазорами. Циркулирующий воздух будет их немного охлаждать.

Зазоры помогают избежать перегрева батарей.

Возможные загрязнения

Пыль, грязь, опавшие листья, влага, снег – всё это загрязняет поверхности фотоэлементов. В результате эффективность солнечных панелей существенно снижается. Нужно регулярно чистить панели, протирать их, убирать снег. Кроме того, существуют специальные составы, которыми покрывают поверхность элементов, чтобы сократить загрязнения.

Угол наклона элементов

Получить максимальное КПД при работе солнечных панелей можно в том случае, если лучи солнца будут падать на них под прямым углом. Специалисты советуют в зависимости от сезона выставлять элементы так, чтобы солнце находилось перпендикулярно над ними.

Выгода от установки солнечных систем

Долговечность данных систем объясняется тем, что в них отсутствуют подвижные части. При правильной эксплуатации панели должны служить не менее 25 лет. Через какое-то время затраты на покупку и установку фотоэлементов окупятся, и владелец начнёт получать электроэнергию совершенно бесплатно.

На то, как быстро солнечные системы начнут приносить выгоду, влияют такие моменты:

1. Регион установки панелей. Там, где больше солнечных дней, система будет работать эффективнее.
2. Тип панелей, их количество.
3. Наличие дополнительного оборудования, его стоимость. При установке аккумулятора, инвертора, контроллера панели будут работать эффективнее и прослужат дольше. Естественно, стоимость всей системы возрастёт, при этом увеличится и срок её эксплуатации.

Как можно заметить, получить выгоду от установки солнечной системы удастся лишь при её правильной эксплуатации. Если соблюдать все рекомендации, следить за состоянием фотоэлементов, обеспечить им хорошие условия работы – вложения быстро окупятся, а панели будут служить верой и правдой вплоть до 50 лет. В противном случае КПД системы может существенно упасть, и смысл от её установки потеряется.

Источник

Эффективны ли солнечные панели – какие факторы влияют на КПД

Если вы хотите вложить средства в установку солнечной системы, которая будет вырабатывать необходимое количество электроэнергии, то нужно все тщательно просчитать и в первую очередь эффективность. Чем выше показатель эффективности, тем быстрее окупятся ваши расходы, и тем больше вы получите тока от солнечного света. Но не все знают, что по причине неправильной эксплуатации батареи могут работать с производительностью меньше заявленного значения. Чтобы этого не допустить, нужно разобраться, какие факторы влияют на уровень выработки и как можно увеличивать общую эффективность.

Какие факторы влияют на эффективность панелей

Максимальный показатель эффективности достигается солнечными батареями только при соблюдении определенных условий. Что сюда входит?

Угол наклона панелей

Когда солнечные лучи попадают на панель под углом 90 градусов, то есть перпендикулярно, это позволяет получить наибольший процент выработки электроэнергии. Очень важно следить за углом наклона и выставлять соответствующим образом, согласно рекомендациям специалистов, хотя бы раз в сезон. Есть солнечные панели, которые оснащены функцией автоматически регулировки и слежением за солнечными лучами, однако такие конструкции не из дешевых.

Регулярное очищение поверхности

Грязь, пыль, снег засоряют фотоэлементы и не дают им с высокой эффективностью поглощать солнечный свет. Чем чище поверхность, тем больше электроэнергии вы получите. Протирать солнечные батареи необходимо несколько раз в сезон, а зимой регулярно очищать от снега и наледи.

Погодные условия

От погоды также многое зависит. Например, при пасмурной погоде эффективность солнечных батарей снижается до 5 раз, так как плотность солнечного излучения падает. В дождливые и снежные дни батареи и вовсе могут ничего не вырабатывать, так как результат напрямую зависит от того, насколько ярко светит солнце.

Температура

Утверждение, чем жарче на улице, тем больше будет производительность солнечных панелей не верное. Главное – это показатель солнечной радиации и угол попадания лучей на панель. Больше того, когда модуль от солнечного света сильно перегревается, а такая температура может доходить и до 80 градусов, эффективность работы панели снижается из-за сильного накала. Поэтому батарея сможет дать больше в зимний солнечный день, чем в летний зной. Чтобы снизить температуру модулей при нагреве, желательно оставлять между ними небольшое пространство, чтобы панели охлаждались от потока воздушных масс.

Отсутствие тени

При установке солнечных панелей следите, чтобы на протяжении дня на них не падала тень. То же самое касается деревьев, других построек и конструкций, которые могут заслонять солнечную станцию и тем самым снижать эффективность. Специалисты советуют устанавливать панели на южной стороне.

Таким образом, несоблюдение правил может привести к сильному изменению показателя эффективности работы солнечной панели и отразится на получении необходимого объема электроэнергии. Причем данный показатель может снизиться до 8 раз. Здесь очень важно соблюдать не каждый пункт в отдельности, а все в комплексе. Только так можно сохранить максимальную эффективность работы, заложенную производителем.

Что такое КПД

КПД – это коэффициент полезного действия. В работе солнечных батарей этот показатель измеряется в процентах и означает производительность одной панели – количество электроэнергии при стопроцентном использовании солнечного света. Значение эффективности указывается в паспорте солнечной батареи. Его также можно рассчитать самостоятельно: мощность электроэнергии разделить на мощность солнечной энергии, которая приходится на определенный размер площади панели.

КПД – это экономическая обоснованность установки солнечных батарей. Его средний показатель находится в пределах от 12 до 25%. Наибольшее значение показывают кремниевые панели – от 17 до 22% при условии качественного сырья и правильной эксплуатации. Также не стоит рассчитывать на высокой процент эффективности, если погодные условия тому не соответствуют.

Наиболее эффективные модели батарей

В основе работы любой солнечной панели заложен принцип полупроводниковыми элементами выбивать из солнечного света атомы, которые обеспечивают электрический ток. Но одной батареи для получения большого количества будет недостаточно. Поэтому несколько штук, в среднем от 5 до 15, объединяют в целую систему. Чем больше панелей, тем больше электричества. Но количество полученного тока также зависит и от мощности панели, ее производительности.

Сейчас на рынке представлено несколько моделей солнечных батарей. Они в первую очередь отличаются между собой не только стоимостью, но и способом преобразования энергии, составом фотоэлементов, уровнем КПД, сроком службы. Наиболее эффективными считаются многослойные кремниевые модули. К ним относятся:

• Монокристаллические.
• Поликристаллические.
• Амфорные.

Самыми эффективными считаются монокристаллические солнечные батареи. У них самый большой показатель КПД – 22%, потом идут поликристаллические со значением выработки 17% и амфорные – 5-7%. Но в зависимости от производительности устанавливается и цена на панели. Первый вариант наиболее дорогостоящий, зато отличается долгим сроком службы и практически отсутствием деградации.

Как увеличить КПД

Во-первых, чтобы получить максимальную эффективность работы солнечных батарей, необходимо соблюдать все вышеперечисленные правила, которые влияют на генерацию солнечного тока, а во-вторых, производительность зависит от качества панелей и заложенных в них технических характеристик. Самым важным критерием для получения высокого показателя КПД является угол наклона панелей. Смена угла наклона в зависимости от времени года и региона. Желательно при помощи точных расчетов регулировать положение модулей хотя бы один-два раза в сезон.

Больше, чем установлено в паспорте солнечной батареи, вы не сможете получить производительности. Этот вопрос находится в компетенции ученых, которые каждый день пытаются найти идеальную «формулу» невысокой себестоимости материалов для производства модулей и высокого КПД. На сегодняшний день уже есть модели батарей, которые состоят из разных материалов в виде слоев и поглощают не только ультрафиолетовое излучение, но и инфракрасное, тем самым вырабатывая тока в два раза больше. На сегодняшний день уже представлен ряд различных вариаций панелей, эффективность которых составляет 40% и выше. Однако они пока недоступны широкой массе потребителей.

Экономическая эффективность системы

Перед тем как установить солнечную станцию, необходимо просчитать ее экономическую эффективность. Стоимость солнечной батареи сегодня предельно высокая, а их вам может понадобиться от 5 до 15 в зависимости от необходимого показателя энергопотребления. С учетом значения КПД и общих затрат можно просчитать, когда окупится такое вложение средств и вы сможете бесплатно пользоваться электричеством.

Что влияет на срок окупаемости:

• Стоимость солнечных батарей и их количество. Надежные панели из кремния с высоким показателем КПД обойдутся куда дороже, чем пленочные.
• Тип солнечных батарей. Многослойные качественные модули смогут отработать в два, а то и в три раза дольше однослойных, более дешевых панелей.
• Стоимость дополнительного оборудования. К общим расходам относится покупка инвертора, аккумулятора и контроллера. Без этих устройств солнечная система не сможет выдавать электричество для бытовых нужд.
• Стоимость энергоресурсов в регионе. Если в вашем районе установлена низкая цена на электричество – 1 кВт, то срок окупаемости панелей будет намного дольше.
• Срок службы батарей. При правильной эксплуатации надежные панели отслужат более 30 лет.
• Месторасположение панелей и регион проживания. Если в вашем регионе благоприятные условия для работы солнечной станции, то соответственно, и эффективность их работы будет выше, а значит, быстрее окупят себя. Правильно выбранные крепления для солнечных панелей так же влиют на КПД и срок окупаемости.

С каждым годом ученые занимаются разработками новых технологий по созданию солнечных панелей, которые смогут выдавать больше энергии при захватывании солнечных лучей. А увеличенный показатель производительности сможет сократить срок окупаемости солнечной системы и тем самым повысить экономическую целесообразность ее установки.

Источник

Эффективность работы солнечных панелей разных типов и способы ее повышения

Солнечные батареи – не новое изобретение. Уже больше полувека человечество использует излучение солнца для снабжения электроэнергией самых разных приборов и устройств. Тем не менее, аккумуляторы такого типа до их пор не получили повсеместного распространения и не вытеснили с рынка другие энергоносители. Одна из причин этого – не всегда достаточная эффективность работы солнечных панелей.

Общая информация

Солнечной панелью или батареей называют устройство, способное перерабатывать энергию, содержащуюся в солнечном излучении, в электричество.

КПД солнечной батареи зависит от многих факторов:

• материалы;
• погодные условия;
• тип батареи.

Стандартной эффективностью солнечных панелей, широко используемых для личных нужд, считается величина примерно равная 20%. У некоторых типов устройств этот показатель будет выше, у некоторых — ниже. Но среднее значение таково. Эта величина показывает, какой процент от попавшего на аккумулятор света был переработан в электроэнергию.

Конечно, это весьма приблизительное определение, но в целом верное. В лабораториях уже были созданы батареи с эффективностью в 50 и даже 100%. Но пока что это только опытные образцы.

Кремниевые панели

Идеальная эффективность работы солнечных панелей, в которых в качестве полупроводника используется чистый кремний, равна 34% от всего полученного света. При этом необходимо иметь ввиду, что в условиях недостаточной освещенности, при рассеянном свете батареи уловят меньше света, и количественный показатель этих 34% уменьшится.

• Монокристаллические кремниевые панели хорошо проявляют себя при ярком свете, но малоэффективны при рассеянном.
• Поликристаллические обладают меньшим КПД, но хорошо проявляют себя в условиях недостаточной освещенности.
• Аморфные (тонкопленочные) панели также достаточно эффективны при рассеянном свете.

Гибридные панели

КПД кремниевых устройств сравнительно невысок, так как они могут получать энергию только в красной части спектра. Энергия же синего, самого энергетически насыщенного фотона, остается неиспользованной. Ученые во всем мире активно работают над решением этой задачи.

Один из предложенных вариантов – использование ароматического углерода пентацена и химического соединения PbS. Это сочетание позволяет получать большее количество электронов и, как следствие, вырабатывать больше энергии.

Самые эффективные солнечные панели — многослойные ячейки, в которых каждый слой выполняет свою задачу. Эффективность этих батарей может достигать 87%. Но в массовом производстве эти технологии пока не используются. С увеличением количества слоев увеличивается и стоимость аккумулятора. Для достижения 87% КПД придется сделать очень дорогую солнечную батарею.

Весьма перспективны устройства, в основе которых есть минерал перовскит. Сейчас они менее эффективны, чем кремниевые, но это в большей степени связано с новизной технологии. Имеющиеся результаты испытаний перовскитно-кремниевых батарей позволяют предположить, что в будущем они способны занять первое место на рынке альтернативной энергетики.

Рекомендации по установке

Эффективность солнечных батарей напрямую зависит от их расположения. Они должны быть обращены на юг рабочей поверхностью и наклонены под углом, равным широте той точки, на которой находятся. Панели нельзя ставить так, чтобы на них падала тень от соседнего здания, например.

Проблема, с которой можно столкнуться зимой – снег, закрывающий рабочую поверхность. Вариантов решения здесь, в общем-то, немного: либо чистить вручную, либо менять угол наклона. Полезное устройство, способное увеличить КПД аккумуляторов – трекер, поворачивающий панель следом за солнцем.

Важно следить за тем, чтобы система не сильно нагревалась, так как перегрев ослабляет фотоэффект. Этого можно избежать, установив вентилируемый аккумулятор. Пыль на рабочей поверхности также снижает количество выработанной энергии. Протирать систему нужно не реже, чем каждые два года.

Отзывы

Искать ответы на вопрос, достаточно ли эффективны батареи, использующие энергию солнца, можно в интернете, изучая отзывы тех, кто уже установил у себя в доме систему, включающую такие аккумуляторы. Если подводить итог большинству отзывов, получится, что пик производительности аккумулятора наступает примерно с февраля по сентябрь . В это время много солнечных дней, так что даже самые простенькие устройства будут добывать много электричества.

В остальное время придется использовать дополнительные источники электроэнергии или приобретать дополнительные аккумуляторы, контроллеры и прочие полезные изобретения.

Кроме объективных показателей эффективности панелей, есть еще и субъективный показатель. А именно, эффективность устройства для отдельно взятого пользователя. Например, даже самые эффективные солнечные батареи, установленные в регионе с большим количеством пасмурных дней, будут относительно бесполезны для владельца. Поэтому, прежде чем устанавливать у себя такую дорогостоящую вещь, стоит тщательно просчитать все плюсы и минусы этого решения.

Источник