Кпд солнечных батарей падает

Деградация солнечных батарей

Производители солнечных батарей прилагают много усилий, внедряют новые технологии, чтобы сделать солнечные панели надежными. Они должны быть в состоянии противостоять циклическим изменениям погоды и даже экстремальным условиям – сильным морозам и жаре. Несмотря на это, солнечные панели со временем стареют или деградируют – это вполне естественный и неизбежный процесс.

Скорость деградации солнечных панелей

Деградация солнечной батареи означает, что установка со временем теряет свою выходную мощность. Этот процесс может быть вызван, к примеру, внешними факторами, на которые человек повлиять не может – воздействием ультрафиолета и изменениями погоды. Но есть и другие причины старения, о которых мы поговорим ниже. Нужно понимать, что деградация – совершенно нормальный процесс, и это рано или поздно произойдет. Деградируют абсолютно все солнечные панели. Правда, с разной степенью и скоростью – большинство качественных панелей часто имеют до 90% эффективности производства даже спустя 20-25 лет работы. Степень деградации солнечных батарей обычно учитывается в гарантии качества продукции от их производителей.

В первый год эксплуатации солнечные батареи обычно подвергаются кратковременной деградации в диапазоне от менее 1% до 3%. После этого, согласно ряду исследований, их производительность снижается в среднем на 0,8% до 0,9% ежегодно.

Например, если краткосрочная деградация панели в первый год составит 2%, то на втором году работы такие панели будут работать на 98% от их первоначальной производительности. В дальнейшем, если предположить, что каждый год производительность панелей будет снижаться на 0,8%, спустя в 25 лет своего «полезного срока службы они все равно будут работать достаточно эффективно – этот показатель составит 78,8%.

Таким образом, чтобы определить примерную прогнозируемую мощность солнечных панелей через N-е количество лет, нужно умножить степень деградации на это количество лет (ожидаемой работы панелей) и вычесть получившееся число из 100(%).

Заметим, что качественные солнечные панели деградируют менее интенсивно, скорость их деградации обычно меньше и поэтому снижение эффективности не будет слишком сильно влиять на производительность всей вашей системы. Степень деградации можно примерно оценить еще в момент покупки – обычно бренды, выпускающие солнечные панели, заявляют эти показатели в своей гарантии на эффективность. Не забудьте также оценить и гарантию на продукт (оборудование) – производственные дефекты тоже влияют на срок службы панелей и их выходную мощность. Гарантия производительности вашей солнечной панели, которая составляет у современных панелей 20–25 лет (иногда доходит до 30 лет), даст вам приблизительное представление о том, какое количество электроэнергии будет генерировать ваша солнечная панель, и как оно будет меняться с течением времени.

Учтите, что производители солнечных панелей дают гарантию с «запасом прочности» – то есть в процессе работы панель может работать дольше, чем заявлено в гарантии. Например, если производитель обещает, что через 20–25 лет панель будет работать с эффективностью около 80% от начальной величины, то на практике чаще всего деградация будет ниже и составит 10-12%.

Источник

Как считать КПД солнечных панелей: объясняю «на пальцах»

В комментариях к статье о том, что альтернативы газу и углю нет. Замерзающая Япония начинает это понимать и в других статьях столкнулась с тем, что люди совершенно не понимают что такое КПД солнечной панели, зачем он нужен и как его использовать.

Сразу говорю — никак! Он не должен интересовать покупателей/пользователей вообще!

Вместо него есть другой очень важный параметр, который упускают из виду!

КПД солнечных панелей важен только для индустрии производства фотовольтаники, точно так же как КПД двигателей внутреннего сгорания важен только производителей этих двигателей.

Согласитесь, странно было бы увидеть а автосалоне покупателя, который интересуется какой КПД у двигателя какой-то машины.

-Что-то мало! Подожду еще лет 10, когда вырастит до ***!

Но и как при покупке машины, при покупке или обсуждении солнечных панелей надо интересоваться мощностью и ценой, которую за эту мощность просят.

А вот дальше начинаются существенные различия.

Убийственный КИУМ

Мы привыкли к тому, что если мы купили машину, то можем на ней ездить сколько хотим.

Если подключили дом к сетевому электричеству, то можем разрешенную мощность получать хоть 24 часа 7 дней в неделю.

Но оборудование может простаивать по воле людей или из-за законов природы.

В энергетике вообще, и в солнечной в частности, применяется коэффициент использования установленной мощности — КИУМ .

Но если в традиционной энергетике этот коэффициент получается из-за действий людей, например, один генератор работает, другой в резерве. Общий КИУМ 50% в данном случае, то в солнечной энергетики он определяется природой.

1. Солнечные панели не работают ночью.
2. Днем, даже в ясную погоду, они работают в пол силы (в среднем), так как Солнце в разные часы светит под разным углом на панель.
3. А еще есть пасмурные дни, снег, и разная толщина атмосферы, при разном угле Солнца над горизонтом.

Из-за 1 и 2 фактора КИУМ уменьшается в 4 раза и не может быть более 25% в любом месте на планете.

Из-за третьего фактора КИУМ еще больше уменьшается, но в разных местах на разную величину.

У лучших проектов, установленных в правильных местах, это показатель (КИУМ) не превышает. 17%!

Некоторые производители панелей и продавцы более менее честно считают количество энергии, которую эти панели способны произвести:

Если посчитать в КИУМ он получится равным. 19%. немного больше, чем у лучших электростанций, ну да ладно 😂

То есть, по уверению продавца, в среднем со 100 Ватной панели можно получать всего . 20 Ватт!

Но по словам реальных пользователей из Подмосковья, реальный КИУМ всего 10%, то есть в 2 раза ниже.

Почему так получается?

• Большее количество пасмурных дней, чем использовано в подсчетах производителей и продавцов.
• Выработка энергии когда она не нужна.
• Не идеальное состояние поверхности панели. Сомнительно, что пользователи их протирают каждый день от пыли и будут чистить в постоянном режиме зимой от снега.

В заключение от автора:

• КПД не интересен потребителям. Им интересна цена и мощность. Более того, если, скажем, найдут технологию которая будет иметь в 2 раза меньший КПД, но стоить в 10 раз дешевле, то потребителю это будет более выгодно.
• Реальный КИУМ составляет 1/10 от номинальной мощности солнечных батарей.
• Обратить внимание:
  этот показатель никак не завит от технологического прогресса. Никакие технологии его не изменят. Они могут снизить стоимость единицы номинальной мощности панели, но не изменить КИУМ.

В следующей статье, на основе реального КИУМ, сделается расчет по стоимости оборудования и монтажа для солнечных панелей номинальной мощностью 4 кВт и стоимости кВтч , которая получается от такой системы.

Подписывайтесь на мой канал, впереди много интересного

Ставьте 👍🏻 чтобы мои статьи были у вас в ленте

Спасибо что со мной!

❤️Все мои статьи на тему экономики и энергетики находятся по тегу # экономика_и_энергетика_Беседка

Подписывайтесь на хэштег , если вам интересны публикации на данную тематику.

Источник

Почему солнечные панели такие неэффективные: 80-85% энергии пропадает впустую?

Да, действительно, большинство современных солнечных панелей имеет КПД около 15-20%, а многие тонкопленочные фотоэлектрические модули и того меньше дают, 9-10%, и это при том, что рекордом считается результат в 40%, почему?

В этом плане для начала стоит разобраться а насколько это эффективно или не эффективно. Как и многие другие изобретения, солнечные панели, подсмотрены у матушки природы — растения ведь тоже энергию от солнца берут. И если глубоко копнуть, то тут мы натыкаемся на очень интересный факт: у растений КПД поглощения солнечного света составляет в пределах 3-5%!

На этом фоне наши технологии не так уж и плохи, согласитесь, 20% это в 4 раза больше чем 5%.

Но при всем этом нашем технологическом превосходстве у растений есть неоспоримые преимущества:

1. растениям энергии хватает
2. у растений нет проблем с хранением энергии
3. растения экологичны

С точки зрения первого пункта можно сказать, что нам никогда энергии хватать не будет, какое КПД у нас ни получится достичь, даже если мы изобретем вечный двигатель. Так что сколько есть, все наше, так сказать, такой технологический уровень. Мне известно, что увеличение КПД панелей достигается путем добавления в их состав редкоземельных элементов и прочего усложнения технологии, либо за счет сокращения срока службы, а ни то ни другое не желательно, потому что ведет к удорожанию солнечных модулей.

Но для нас с вами важно то, что технология создания солнечных панелей дающая около 18% КПД отработана, и стоимость этих панелей постепенно сокращается становясь все доступнее.

Все наработки для создания следующего прорыва в этой отрасли пока, видимо, далеко, и потому появляются способы улучшить КПД за счет отвода тепла от солнечных элементов за счет прикрепления радиаторов отводящих тепло на тыльной стороне, а также за счет нагрева этим теплом жидкости для систем горячего водоснабжения.

Если говорить о хранении энергии, то здесь мы растениям проигрываем по всем статьям. У нас сейчас с точки зрения ВИЭ ни одна технология толком не может считаться полностью выгодной и удобной, потому что хранить энергию мы фактически не умеем, все что есть жутко вредно, неудобно, дорого и сложно . И на текущий момент именно эта проблема является главным тормозом в вопросе внедрения любых ВИЭ (возобновляемых источников энергии), а не низкий КПД.

Источник

Влияние препятствий солнечным лучам на выработку энергии солнечными панелями

Солнечный свет проходит свой путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть свет а преломляется, а часть достигает земли по прямой линии. Другая часть света поглощается атмосферой. Преломлённый свет — это то, что обычно называется диффузной радиацией, или рассеянным светом. Та часть солнечного света, которая достигает поверхности земли без рассеяния или поглощения — это прямая радиация. Прямая радиация — наиболее интенсивная.

Солнечные модули производят электричество даже когда нет прямого солнечного света. Поэтому, даже при облачной погоде фотоэлектрическая система будет производить электричество. Однако, наилучшие условия для генерации электроэнергии будут при ярком солнце и при ориентации панелей перпендикулярно солнечному свету. Для местностей северного полушария панели должны быть ориентированы на юг, для стран южного полушария — на север.

Влияние различных световых условий на выработку фотоэлектрических модулей (в % от полной мощности)

Условие	% от «полного» солнца
Яркое солнце — панели расположены перпендикулярно солнечным лучам	100%
Легкая облачность	60-80%
Пасмурная погода	20-30%
За оконным стеклом, один слой, стекло и модуль перпендикулярны солнечным лучам	91%
За оконным стеклом, 2 слоя, стекло и модуль перпендикулярны солнечным лучам	84%
За оконным стеклом, один слой, стекло и модуль под углом 45° солнечным лучам	64%
Искусственный свет в офисе, на поверхности письменного стола	0.4%
Искусственный свет внутри яркого помещения (например, магазин)	1.3%
Искусственный свет внутри жилого помещения	0.2%

Солнечные батареи в пасмурную погоду работают далеко не так хорошо, как в солнечную. Вырабатываемое солнечным элементом напряжение зависит от падающего на него светового потока, а именно: напряжение с ростом освещенности возрастает лишь до определенного предела, а дальше уже не растет. Для кремниевого элемента это напряжение составляет 0,6 В, и для повышения напряжения солнечной батареи (панели) элементы соединяют последовательно. Так, для заряда автомобильного аккумулятора номинальным напряжением 12 В необходима батарея из соединенных последовательно 36 элементов с общим напряжением холостого хода 36 х 0,6 = 21,6 (В).

Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению? Запас по напряжению обеспечивает заряд аккумулятора при падении светового потока в пасмурную погоду или заходе солнца за облака и вследствие наличия у солнечного элемента внутреннего сопротивления, снижающего напряжение на выходе при подключении нагрузки, а также для обеспечения зарядки аккумулятора до требуемых 14,4 В. Кроме того, элемент выдает максимальную мощность при нагрузке, обеспечивающей просадку напряжения до 0,47-0,5 В, и при оптимальной нагрузке батарея из 36 элементов выдает напряжение 17-18 В.

Следует учитывать также, что солнечные элементы имеют нижний предел чувствительности по освещению, ниже которого он вообще перестает вырабатывать энергию. Для кремниевых кристаллических солнечных модулей этот предел — примерно 150-200 Вт/м 2 . Для тонкопленочных модулей он немного ниже — в пределах 100-200 Вт/м 2 . Поэтому считается, что тонкопленочные солнечные панели работают в пасмурную погоду лучше, чем кристаллические.

Эффект такой действительно наблюдается. Но при принятии решения о выборе типа солнечной батареи для вашего дома нужно понимать, что энергии солнечных лучей в пасмурную погоду очень мало. Номинальную мощность солнечные батареи вырабатывают при освещенности 1000Вт/м 2 и температуре панелей 25С. Более того, КПД солнечных элементов при низкой освещенности падает (см. ВАХ солнечного элемента при различной освещенности). Поэтому разница пороговой освещённости в 50-100 Вт/м 2 мало повлияет на общую выработку электроэнергии солнечной батареи.

Какие солнечные модули работают лучше при пониженной освещенности и рассеянном свете?

В спецификациях на солнечные модули указаны параметры при STC (стандартных тестовых условиях). Реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от STC. Обычно солнечные батареи в России работают при освещенности ниже, чем 1000 Вт/м² и погода бывает облачная или даже пасмурная. Солнечные модули разных типов и даже одного типа, но разных производителей работают по-разному в реальных условиях эксплуатации.

Поэтому возникает вопрос — какие солнечные модули лучше купить, чтобы они работали наиболее эффективно при облачной погоде и рассеянном свете? Основным параметром, который нам важен при оценке эффективности солнечных батарей, является количество вырабатываемой энергии за промежуток времени (сутки, неделю, месяц, год). Какие же модули вырабатывают больше энергии при малой освещенности? Рассмотрим основные типы модулей — монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные аморфные кремниевые, монокристаллические PERC модули — это основные модули, представленные сейчас на российском рынке.

Для стандартных модуле точно сказать, какой модуль — монокристаллический или поликристаллический — будет больше вырабатывать в облачную погоду нельзя. Тут все зависит от качества производителя. Только брендовые модули будут гарантировать максимальную выработку при различных условиях работы. Обязательно смотрите, присутствует ли производитель или бренд в списке модулей, которые прошли тестирование независимой лаборатории на параметра PCT

Дешевые модули делаются со стеклом без антибликового покрытия (один из популярных в России поставщиков продает именно такие модули). Они выдают заявленные параметры при тестировании на заводе, когда модули облучаются под прямым углом к плоскости. Но как только угол падения солнечных лучей становится не перпендикулярным поверхности элемента, значительная часть солнечного света отражается некачественным стеклом. Также, очень плохо такие модули работают и на рассеянном свете. В итоге выработка энергии таким модулем может быть меньше раза в 2 по сравнению с выработкой энергии модулем такой же номинальной мощности, но сделанным известным брендом и производителем, отвечающим за свое качество.

Поэтому повторим наш настоятельный совет, которые мы даем в нашем Руководстве покупателя солнечных батарей — не покупайте солнечные модули под брендом российского импортера! Вы сэкономите на покупке, но потеряете в выработке энергии (а это главный показатель качества солнечный батарей). В итоге стоимость электроэнергии от вашей солнечной батареи будет дороже, чем если бы вы купили качественную солнечную панель известного производителя.

Солнечные батареи за стеклом

Часто нас спрашивают, насколько снизится выработка солнечных батарей, если их установить за стеклом — внутри балкона, веранды и т.п. Многие дачники боятся, что установленную снаружи солнечную батарею украдут. Некоторые пытаются сделать установку солнечных батарей неприметной.

В солнечных панелях применяется специальное стекло с повышенной прозрачностью, которая достигается пониженным содержанием железа в стекле, но даже оно снижает мощность солнечной панели на несколько процентов. Как видно из таблицы выше, оконное стекло в один слой снижает выработку солнечной панели на 9%, а двойное стекло — на 16%. Это при условии, что эти стекла — идеально чистые и солнечные лучи падают на них перпендикулярно. В реальности же стекла бывают пыльными или даже грязными, что дополнительно снижает их прозрачность. При падении солнечных лучей под углом, отличным от 90 градусов, на передней и задней поверхности каждого стекла возникают переотражения, которые также отводят солнечные лучи от солнечного элемента. Поэтому мы не рекомендуем устанавливать солнечные батареи за оконными стеклами.

Солнечные батареи за стеклом на балконе

Источник