Расчет угла установки солнечных панелей

Угол установки солнечных батарей: рекомендации специалистов для повышения КПД устройств

Дата публикации: 9 января 2020

Общая схема работы солнечных батарей не вызывает вопросов. Лучи, улавливаемые фотоэлектрическими элементами панелей, преобразуются в бесплатную электроэнергию, которая направляется в местную сеть для питания бытовой техники и прочих энергозависимых устройств. Единственный вопрос, который обычно возникает у пользователя, — выбор угла установки батарей, чтобы их поверхность получала максимальное количество солнечного света. Попробуем подробнее разобраться в этом вопросе.

Точные расчеты угла наклона

Понятие угла установки солнечных панелей складывается сразу из нескольких показателей с учетом двухмерного пространства. Это горизонтальный наклон по отношению к одной из сторон света и вертикальный поворот относительно направления падения лучей светила.

Угол наклона по отношению к сторонам горизонта

Из школьного курса известно, что наибольшее количество солнечного света наблюдается на географическом юге. Определить его можно с помощью компаса, не забыв, что в разных частях земного шара существует незначительная погрешность между магнитным и географическим направлением. Так, для юга России она составляет приблизительно 7-8 градусов.

При проведении монтажных работ на поверхности земли владельцу устройства будет несложно правильно выбрать угол наклона солнечных панелей, ориентируясь на показания компаса. Если же установка осуществляется на скатной крыше, соблюсти требование по ориентации на юг может быть затруднительным. Поэтому допускаются некоторые отклонения, не оказывающие существенного влияния на КПД автономной электростанции:

• батарея, сориентированная на юго-восток или юго-запад, потеряет всего 5% мощности;
• при повороте на запад или восток собственник недополучит около 20-23% энергии;
• ориентация на север снизит КПД батарей на 70%;
• поворот на северо-восток или северо-запад станет причиной снижения КПД на 40-50%.

Несложно подсчитать: отклонение угла наклона солнечного коллектора на 30% и более от рекомендованного южного положения считается нецелесообразным, т.к. расходы на приобретение батареи не окупятся бесплатной электроэнергией.

Угол наклона по отношению к солнцу

Угол установки солнечных батарей относительно солнца обусловлен разной высотой светила над горизонтом в течение суток, а также сменой его сезонного положения. Летом светило находится выше, чем в зимнее время года, утром и вечером – ниже, чем в полдень, когда оно достигает апогея на небесном своде. Вывод: панели должны постоянно поворачиваться, реагируя на малейшие изменения угла падения солнечного света. Осуществить столь смелое техническое решение на практике помогают специальные трекеры – поворотные системы для автономных электростанций. Но их приобретение эффективно только для батарей большой площади, рассчитанных на значительные объемы выработки электроэнергии. Для более мелких бытовых устройств их покупка нерентабельна. В последнем случае стоит выбрать один из вариантов:

• Для неподвижной группы батарей выбрать оптимальный угол установки солнечных панелей — 30-35 градусов;
• Для частично подвижной конструкции осуществлять смену положения на 10-15 градусов: летом – в сторону уменьшения, зимой – в сторону увеличения.

Если вы все же решили приобрести трекеры, их стоимость вместе с ценой установки не должна составлять больше 40% цены батарей. В противном случае расходы на покупку дорогостоящего устройства не оправдают себя, и увеличить панели до номинального показателя прибыли не удастся.

Обратите внимание: для повышения КПД солнечных батарей имеет значение наклон скатной крыши по отношению к горизонту. Если угол составляет больше 40 или меньше 30 градусов, имеет смысл устанавливать конструкцию панелей на кронштейны. Иных вариантов решения проблемы не существует, а монтаж батарей на крышу с недостаточным или избыточным уклоном резко сокращает КПД системы.

Дополнительные практические рекомендации

Специалисты по монтажу солнечных панелей советуют выбирать угол установки с учетом следующих соображений:

• Оптимальное положение установки должно рассчитываться таким образом, чтобы угол солнечной панели составлял 90 градусов к направлению потока лучей. Перпендикулярно падающий свет дает высокий КПД. Поэтому перед монтажными работами целесообразно провести мониторинг положения Солнца над горизонтом, чтобы подобрать под батарею подходящую опорную конструкцию и приблизить угол падения к требуемым 90 градусам.
• Летом в связи с высоким положением Солнца над горизонтом панели лучше укладывать ниже, чем в зимнее время. Если выполнять демонтаж и повторную установку системы в начале сезона невозможно, рекомендуется выбрать среднее значение, дающее максимальный КПД при любом положении светила над горизонтом.
• Подсказкой для выбора оптимального угла наклона солнечных панелей станет широта региона проживания. Осенью и весной это значение идеально для получения максимально доступного солнечного излучения. Зимой нужно добавить к нему около 10-15 градусов, а летом – отнять столько же, чтобы адаптировать положение панелей к направлению естественного света.

Отклонение от рекомендуемого угла наклона солнечных панелей в Подмосковье до 5 градусов считается незначительным. Но, если расхождение составляет около 10%, батарея теряет около 1% энергии. При увеличении разницы до 18 градусов потери достигают 5%, а при 40 градусах отклонения батарея недополучает около 20% солнечного света.

• Кто и как производит солнечные панели?
• Трехглазое «чудище», питающееся солнечной энергией
• Прожекторы выходят на борьбу с темнотой
• Еще об электромобилях на солнечной энергии

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Расчет угла установки солнечных панелей

В предыдущем разделе мы рассказали об основных элементах домашней солнечной станции, режимах электроснабжения и расчете необходимой месячной производительности оборудования. Ниже пойдет речь, о том, как рассчитать угол наклона солнечных панелей и их количество, необходимое для покрытия потребностей всех электроприборов в доме.

После того, как приблизительный объем требующейся электроэнергии определен, нужно выяснить, каков потенциал инсоляции в вашей местности. Для этого вам надо получить информацию, касающуюся мощности излучения, светила в ту или иную погоду.

В ходе расчетов необходимо учесть угол, под которым будут расположены панели. Ведь от их поворота к Солнцу будет напрямую зависеть производительность системы. Обязательный минимум – расчет солнечных возможностей для двух случаев: при вертикальном и горизонтальном положении фотоэлектрических модулей. Если же вы хотите получить наиболее точное значение, то угол наклона следует представить в виде суммы географической широты, на которой вы находитесь, и 15°. Данный показатель не следует сознательно сокращать, ведь чем он будет больше, тем выработка панелей станет выше по той причине, что на них не начнет откладываться пыль или, допустим, снег.

На следующем этапе надо выяснить примерный уровень производительности солнечных батарей, т.е. посчитать, какое именно количество модулей потребуется для создания системы с заданной ранее мощностью. В подобной ситуации необходимо рассчитать данные для:

• Самого холодного месяца в году. Как правило, им является январь;
• Самого теплого месяца. Обычно это июль;
• десяти месяцев, начиная с февраля и заканчивая ноябрем.

В момент произведения расчетов стандартной инсоляции вам надо будет взять какую-то определенную площадь. Оптимальное значение – 1 м², но оно приблизительное. Что касается номинальной мощности панели, то это основной параметр, заявленный производителем, который определяется при мощности освещения 1 кВт/м² с окружающей температурой 25°С.

Если учесть, что мощность излучения солнечных лучей является максимальной инсоляцией, то можно понять, что производительность панели относится к инсоляции площади в 1 м² так же, как мощность батареи к мощности излучения Солнца на поверхности нашей планеты при благоприятных погодных условиях. Таким образом, узнать уровень производительности за 30-дневный срок несложно. Для этого нужно умножить показатель инсоляции за месяц на значение, которое представлено соотношением мощностей максимальной инсоляции и панели.

Опираясь на информацию, приведенную выше, выводим следующую формулу для расчета выработки батареи:

Е (сб) – энергия, которую сможет выработать солнечная батарея;

Е (инс) – ежемесячная инсоляция площади в 1 м²;

Р (сб) – номинальная мощность панели;

η – коэффициент полезного действия инвертора, получаемый в момент преобразования слабого, но постоянного напряжения в постоянное. Данную величину можно исключить из расчетов, если вы допускаете возможность использования низковольтного напряжения;

Р (инс) – максимальный показатель мощности инсоляции площади в 1 м².

Помните о том, что использование этой формулы предполагает измерение инсоляции и выработки батареи в одинаковых единицах.

Значение месячной инсоляции требуется для оценки номинальной мощности панелей, которая нужна для того, чтобы была обеспечена месячная выработка. Формула такова:

Р (сб) = Р (инс) х Е (сб)/ (Е (инс) х η)

На упаковке, в которой поставляется солнечная батарея, не составит труда найти информацию о ее максимальной мощности. Отличительной чертой этого значения является то, что оно соответствует выходному напряжению, которое примерно на 15-40% превышает напряжение аккумуляторов. Бюджетные контроллеры заряда представлены огромным количеством моделей, которые отличаются друг от друга в зависимости от устройства. В одних предусмотрено прямое подключение нагрузки, что приводит к постепенному снижению выходного напряжения панелей. В других схема такова, что упомянутые ранее 15-40% сокращаются автоматически.

В связи с этим при расчете КПД необходимо учитывать данные потери, т.е. полученный результат следует уменьшить примерно на 10-15%. Одновременно с этим не стоит забывать о том, что модельный ряд контроллеров весьма разнообразен, поэтому не исключено, что в системе будет установлена модель с удержанием потерь в районе 2-5%.

В следующем разделе рассказывается о том, как подобрать комплект оборудования автономной солнечной электростанции для дома: как выбрать инвертор, батареи и контроллер.

А ниже представлено видео, как влияет угол наклона солнечных батарей на их эффективность зимой и летом:

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Источник

Онлайн калькулятор солнечных батарей, калькулятор расчета солнечной электростанции.

Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
2.27	5.32	8.77	10.89	12.59	12.49	12.46	11.19	8.32	5.02	3.02	1.55

Данный калькулятор предназначен для оценки выработки электрической энергии солнечными батареями.

Для каждой точки местности России, мы собрали данные по инсоляции с точностью 0,1 градуса по широте и долготе. Данные были любезно предоставлены сервисом NASA где история измерений ведется с 1984 года.

Для использования нашего калькулятора выберите местоположение вашей солнечной электростанции передвигая метку по карте или воспользуйтесь полем поиска на карте. Наш калькулятор работает только по территории России.

1. Если вы знаете какие солнечные батареи вы будете использовать, или они уже установлены в вашей солнечной станции — выберите солнечные батареи нужной мощности и их количество.

2. Укажите угол наклона вашей крыши, место установки. Также наш калькулятор автоматически показывает оптимальный угол наклона солнечной батареи для выбранной точки местности. Угол показывается для зимы, оптимальный — средний для всего года, для лета. Это особенно важно если вы только планируете установку солнечной станции и при ее строительстве сможете указать строителям необходимый угол для монтажа СБ.

Если например вы планируете установить солнечные батареи на крышу вашего дома и угол установки предопределен конструкцией, просто укажите его в поле ввода произвольного угла.
Наш калькулятор будет вести расчет учитывая угол вашей крыши.

3. Очень важно правильно оценивать мощность потребителей электроэнергии вашей солнечной станции при подборе необходимого количества солнечных батарей.

В калькуляторе нагрузок для солнечной электростанции выберите электроприборы которые вы будете использовать, задайте их количество и мощность в ваттах, а также примерно время использования в сутки.

Например для небольшого дома выбираем:

• Электролампа — 3шт мощностью 50Вт каждая, работают 6 часов в сутки — итого 0,9 кВт часов/сутки.
• Телевизор — 1шт мощностью 150Вт, работает 4 часа в сутки — итого 0,6 кВт часов/сутки.
• Холодильник — 1шт мощностью 200Вт, работает 6 часов в сутки — итого 1,2 кВт часов/сутки.
• Компьютер — 1шт мощностью 350Вт, работает 3 часа в сутки — итого 1,05 кВт часов/сутки.

Телевизор современный с плоским экраном, светодиодный потребляет от 100 до 200 Вт, холодильник, в нем работает компрессор и работает не постоянно, а тогда когда нужен холод, т.е. чем чаще вы открываете дверь холодильника, тем больше электричества он съест. Обычно холодильник работает 6 часов в сутках, остальное время отдыхает. Компьютер например вы используете в среднем 3 часа в сутки.

При заданных условиях потребления вы получите необходимую мощность для электропитания ваших электроприборов.
Для нашего примера суммарное потребление электроприборов в сутки составит 3,75 кВт*час в сутки.

Давайте подберем необходимое количество солнечных панелей для нашего примера, в регионе Санкт-Петербург:

Возьмем солнечные модули 250Вт, установим оптимальный угол наклона предложенный программой равный 60 градусов.
Увеличивая количество солнечных батарей мы увидим, что при установке 3х солнечных модулей 250Вт потребление наших электроприборов 3,75 кВт час сутки начинает перекрываться на графике выработке уже с апреля по сентябрь, что достаточно для тех людей которые например пребывают на даче летом.
Если вы хотите эксплуатировать СБ круглогодично, то вам понадобится минимум 6 солнечных модулей по 250Вт, а лучше 9шт. Учтите также, что зимой с ноября по середину января в Питере солнца скорее нет, чем оно есть. И в данное время года вы будете использовать бензо-дизель генератор для подзарядки аккумуляторов.

Под графиком выработки находится сводная таблица с числовыми данными о выработке солнечной электростанции в удобном числовом виде.

Заполните форму ниже, отправьте нам данные своего расчета и получите коммерческое предложение для вашей солнечной электростанции.

Расчет солнечной электростанции с помощью калькулятора носит предварительный характер. Каждый объект является индивидуальным, для формирования окончательного предложения под «ключ» с учетом монтажа и технико-экономического обоснования мы рекомендуем провести консультацию с нашими специалистами по телефону или заказать выезд инженера к вам. По итогам общения наши специалисты подготовят и предоставят комплексное предложение по стоимости и монтажу вашей солнечной электростанции.

Для того, чтобы наши менеджеры смогли подготовить для Вас предварительные расчеты по стоимости оборудования и монтажу, отправьте нам данные своего расчета. Если информации будет недостаточно, наш специалист свяжется с Вами для уточнения.

Источник