Расположение солнечных батарей летом

Угол наклона и ориентация солнечных батарей для максимальной производительности

Солнечная панель сделана из фотоэлектрических элементов. Принцип работы фотоэлектрического модуля – преобразование энергии солнца в электрическую энергию.

Чем больше энергии несет падающий на фотоэлектрическую ячейку луч солнца, тем больше электричества она вырабатывает. Электроэнергия, которую можно снять с контактов модуля, во многом зависит от ориентации солнечной батареи.

Для повышенного получения КПД от солнечных панелей необходимо правильно подбирать угол наклона, по горизонту, по азимуту и прочим параметрам

Конечно, хотелось бы получать максимальную возможную электрическую мощность, которую способна выработать панель. К сожалению, не на все параметры, определяющие выработку электричества, возможно повлиять.

Солнечный свет освещает поверхность земли неравномерно, что объясняется шарообразной формой Земли. На экваторе энергия, передаваемая солнечным лучом, будет гораздо выше, чем, например, на полюсах. Это не означает, конечно, что нельзя использовать солнечные элементы, находясь в широтах, удаленных от экватора. Просто нужно внимательно отнестись к способу их ориентации в пространстве.

Что важно учесть при монтаже солнечной панели

Чтобы «собрать» максимальное количество солнечной энергии, нужно выполнить следующие условия:

• обеспечить максимально возможную освещенность фотоэлементов, без малейшего их затемнения окружающими объектами, например, деревьями или конструкциями зданий;
• ориентировать плоскость фотоэлектрических ячеек строго перпендикулярно солнечным лучам.

Если с первым пунктом обычно не возникает особых проблем, так как типовая установка панели предполагает монтаж на крыше зданий, то точно выполнить второй пункт оказывается не слишком просто.

От правильно выбранного угла наклона солнечных панелей зависит КПД и эффективность получения электроэнергии, так как в разное время года и суток оно неодинаковое

Угол падения солнечных лучей меняется как в течение дня, так и при смене времен года. Значит, идеальная солнечная панель должна тоже постоянно менять свой угол наклона, поворачиваясь к солнцу. Другой вопрос, насколько сильно изменится производительность реальной панели при некоторых отличиях от идеальной, вызванных конструктивными ограничениями установки.

Способы установки

Фотоэлектрические модули, исходя из способов их использования можно разделить, во-первых, на два основных типа:

• стационарные, постоянной установки;
• мобильные, передвигаемые по мере необходимости с места на место.

И хотя использование мобильных модулей набирает обороты, их все шире используют в полевых условиях туристы, геологи, их размещают на крышах трейлеров и передвижных домов, самым распространенным является первый вариант — стационарный. Такие элементы могут быть установлены:

• на крыше зданий и сооружений, сюда же относятся козырьки и навесы;
• на стенах домов;
• на земле.

Каждый и способов имеет свои преимущества и недостатки, например, модуль, стоящий на земле, дешевле в установке и более прост в обслуживании, но зато отнимает полезную площадь участка, а также может затеняться находящимися рядом объектами. Крышные же сооружения сложней смонтировать и обслужить, зато риск повреждения панели гораздо меньше.

Варианты конструкций

На практике, видов расположения солнечной панели всего два:

При неподвижной установке фотоэлектрического модуля обеспечить следование модуля за солнцем практически невозможно. Самый простой пример такой установки – монтаж солнечных панелей в плоскости крыши. Чуть более продвинутый вариант, позволяющий поймать больше солнечной энергии – установка на кронштейны, обеспечивающие заранее рассчитанный оптимальный угол. Иногда такое устройство позволяет вручную менять угол наклона фотоэлементов два раз в год – зимой и летом.

Подвижные устройства для монтажа модулей называются трекеры. Это платформы, которые могут вращаться в одной или двух плоскостях, следуя за солнцем. Такой способ установки максимально близок к идеальному, однако имеет свои подводные камни: трекеры дороги в установке и эксплуатации и потребляют электрическую энергию. Вполне возможно, что в случае применения в частном доме, повышение производительности солнечной батареи будет в стоимостном выражении меньше, чем стоимость содержания трекера.

Практические исследования

Теоретические рассуждения хороши, когда они подтверждены практикой. В Канаде провели масштабное исследование зависимости выработки электроэнергии солнечными батареями в зависимости от углов наклона.

Батарея расположена в местности, широта которой близка к широте Москвы, и имеет похожий климат. Результаты исследований очень интересны, и могут с успехом быть применены в наших условиях, так как кроме всего прочего, исследовалось влияние снега на выработку электроэнергии. Исходные данные опытных батарей были следующими:

• батареи ничем не затенялись;
• ориентация фотоэлементов строго южная;
• шесть пар солнечных элементов были установлены на разные углы;
• минимальный угол установки солнечных батарей был 14 градусов, максимальный – 90 градусов;
• промежуточные углы были близки к популярным углам наклона крыш;
• исследовался также угол 53 градуса, равный широте местности;
• для изучения влияния снега на одной из панелей с одинаковым углом наклона снег удалялся, а на другой нет.

Самый удивительный результат исследований заключается в том, что чистка панелей от снега дала прибавку в выработке энергии не более, чем 5,31%, и это на самых производительных панелях.

Исследования угла наклона солнечных панелей показали, что:

• самый производительный угол наклон летом (в период с 01.04 по 31.09) – 27 градусов;
• самый производительный угол зимой (в период с 01.10 по 31.03) — 53 градуса;
• самый производительный угол по году — 53 градуса.

Рекомендации по установке

В том случае, если скат крыши дома ориентирован на юг и имеет угол наклона, близкий к широте местности, самый простой способ – установка фотоэлементов непосредственно на плоскость крыши. Это стоит недорого, просто в обслуживании, и потери энергии будут незначительными.

Если параметры крыши далеки от идеальных, или планируется установка солнечных батарей на землю, можно применить такой способ расчета лучшего угла наклона:

1. Для широт, находящихся в диапазоне до 25 градусов, значение широты нужно умножить на коэффициент 0,87. Это будет лучший угол по году, если не планируется его менять.
2. Для широт, находящихся в диапазоне от 25 до 50 градусов, значение широты нужно умножить на коэффициент 0,76 и добавить 3,1 градуса.

Если конструкция для ориентации солнечных панелей предполагает изменение угла наклона вручную, можно применить такой способ:

• весной и осенью выставляют угол наклона солнечной панели, равный широте местности;
• зимой к широте прибавляем 10-15 градусов;
• летом от широты отнимается 10-15 градусов.

Следует понимать, что максимальное количество энергии обеспечивает все же трекер. Но выработка установок без трекера, ориентированных правильно (на юг, с соблюдением угла наклона по широте) составляют 70-75 % от выработки установок с трекером. Конечно, для установок большой мощности применение трекеров оправдано. А вот солнечная панель для личных потребностей может быть смонтирована простым способом, так как применение трекера не окупит себя.

Источник

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

Выбор места для установки солнечных батарей

Июнь 2018

Установка солнечных батарей

Как добиться максимальной отдачи от средств, вложенных в солнечную электростанцию? Количество вырабатываемой энергии в значительной мере зависит от места установки и соблюдения технологии монтажа. Эта статья о том, как повысить производительность солнечных батарей и продлить их ресурс.

Необходимо учесть степень освещенности, особенности объекта и ряд других факторов. Рассмотрим каждый из них:

Затененность. Если основную часть времени солнечные батареи будут в тени, их производительность будет минимальной. В этом случае так и не удастся оправдать вложенные в их покупку средства. По этой причине нецелесообразно выполнять установку возле высоких (относительно уровня кровли) деревьев, зданий и других сооружений, препятствующих проникновению солнечных лучей на кровлю дома.

Ориентация фотоэлементов. При выборе направленности важно учесть географическое расположение — так, если объект расположен в северном полушарии, лицевую (рабочую) часть батареи ориентируют на юг. В южном? Значит, на север.

Наклон. Формулы расчета сложны, упрощенно можно выразиться так: угол наклона равен географической широте. Внимание! Для повышения продуктивности солнечных батарей необходима сезонная коррекция угла наклона: +12 ° летом, -12° — зимой.

Доступность регламентного обслуживания. Хотя солнечные батареи не содержат подвижных элементов, поверхность панелей со временем загрязняется и нуждается в очистке от пыли, упавших листьев, снега — зимой. Следует заранее позаботиться о доступности этой процедуры.

Нагрузочная способность кровли. Масса солнечных батарей, в зависимости от площади, может превышать 100 кг. Таким образом, чтобы исключить ее разрушение из-за повышенной нагрузки, надо точно рассчитать прочность. Если существует вероятность, что крыша не выдержит вес панелей, их установку следует производить на специальные фермы — для этого потребуется дополнительная площадь.

Место под монтаж солнечных батарей мы рекомендуем подбирать еще на этапе выбора конкретного решения. В этом случае удастся добиться максимальной эффективности, а значит, существенно сократится срок окупаемости системы.

Существует несколько вариантов установки солнечных батарей: на открытой площадке, на стене или на крыше. Чаще всего их закрепляют на кровле — для экономии места.

Какая установка солнечных батарей предпочтительнее: самостоятельная или силами специалистов

Перед монтажом солнечных панелей предстоит решить массу вопросов: подобрать наиболее удачное направление освещенности, решить, под каким углом расположить панель, чтобы добиться максимальной эффективности. Наиболее важные параметры: угол наклона поверхности моно- или поликристаллической системы относительно горизонта, широта установки (относительно экватора, в градусах — 0−90 °), часовой угол, а также солнечного склонения, и азимут.

Чтобы исключить повреждение солнечных панелей, в том числе во время эксплуатации (в результате влияния вредных факторов), необходим определенный опыт. Предстоит защитить их от коррозии, механического разрушения, а также влияния неблагоприятной погоды (ветер, атмосферные осадки, в том числе снег, град).

Экономия на услугах по установке солнечных батарей несоизмерима с возможным ущербом в результате действий непрофессионала. По этой причине мы советуем воспользоваться услугами специалиста, так как даже незначительная ошибка может обойтись слишком дорого или же привести к снижению эффективности установленной системы.

Этапы монтажа солнечных батарей

Итак, основные вопросы решены: определились с местом, с позиционированием — пришла пора переходить к установке. Этапы монтажа:

· Фиксация крепежей в соответствии с чертежами и расчетами.

· Подключение кабеля, сопутствующего оборудования (аккумулятора, инвертора, системы управления, защитных устройств, заземления).

· Настройка, выбор оптимального позиционирования (в регулируемых системах).

· Сдача в эксплуатацию.

Есть своя специфика монтажа солнечных батарей на разные типы покрытий. Принципиальное значение имеет тип покрытия: если оно жесткое, каркас устанавливают прямо на кровлю. Если мягкое – конструкцию закрепляют на лагах перекрытия, а для защиты от протекания место фиксации герметизируют. Особенности монтажа солнечных батарей на разных кровельных покрытиях:

· На керамической черепице. Два варианта установки. «В кровлю» — с использованием прижимов и крепежей из нержавеющей стали, на подложку из металлочерепицы, с обрешеткой. Над кровлей. Фиксация крепежей на стропильной части – они служат для монтажа профиля (алюминий с антикоррозийным покрытием) с последующей установкой солнечных панелей.

· На битумной черепице. Фиксация крепежа на деревянном настиле. В остальном все так же, как и при установке на керамическую черепицу.

· Профнастил, шифер, другие варианты жестких покрытий. Профиль закрепляют непосредственно на стропильной части, если это нереально – прямо на покрытии с использованием силиконовых герметизирующих прокладок.

Возможные варианты установки: на скаты с углом до 40 градусов, на плоскую кровлю с применением специальных систем, на навесы, в том числе автомобильный. Вкратце последовательность работ можно описать так: подключение аккумулятора, подсоединение солнечных панелей и заряжаемой цепи. Как правило, в комплект поставки оборудования входят не только компоненты системы, но и крепеж с аксессуарами.

Особенности монтажа солнечных батарей на крыше

Хотя кажется, что с установкой солнечных батарей не должно быть никаких проблем, есть много нюансов, которые не учитывают мастера-любители. Вот некоторые из них:

нельзя использовать скрутки — вместо этого следует использовать специальные аксессуары, в том числе распределительные щиты, проходные коробки;

обязательна разбивка потребителей на группы одного типа: осветительные приборы, силовое оборудование, бытовая техника;

запрещена прокладка кабеля в мобильных конструкциях;

предельную длину проводников определяют с учетом сечения кабеля, вида солнечных батарей, мощности подключаемых приборов/оборудования;

обязательно использование плавких предохранителей при подключении аккумуляторов — это поможет избежать повреждения оборудования при аварийных ситуациях;

используя трекерные системы/поворотные механизмы, можно добиться максимальной продуктивности солнечных батарей — в этом случае минимальное расстояние между батареями должно превышать высоту рабочей плоскости не менее, чем в 1,7 раза;

нельзя допускать хотя бы частичное затенение панелей — это приведет к снижению их эффективности и повышенной деградации;

во избежание перегрева нижней части фотоэлементов необходимо обеспечить вентиляционный зазор;

с целью снижения потерь в проводах предпочтительнее дополнить систему контроллером заряда;

если объект еще на стадии строительств, стоит предусмотреть ниши для прокладки кабеля, также стоит оставить место под ревизионные проходы;

при установке солнечных батарей в строящемся здании следует выделить участки под установку снегозадержателей.

В процессе установки солнечных батарей могут возникнуть дополнительные проблемы, с успешным решением которых быстрее и лучше справится мастер с опытом. Также необходимо принимать во внимание нагрузку на кровельную систему, которая в среднем составляет 12,5 кг/м2.

Установка солнечных панелей специалистами

Предлагаем услуги по установке солнечных батарей. Предоставляем гарантию на монтаж на 1 год. Но это не единственная причина обратиться к нам:

опыт установки солнечных панелей — свыше 10 лет, работали как с коммерческими, так с промышленными и жилыми объектами;

обеспечиваем максимально возможную эффективность — за счет правильной ориентации, использования поворотных механизмов и особенностей местности;

подбираем качественные крепежи, не подверженные коррозии;

за счет отличного технического оснащения и опыта устанавливаем солнечные панели быстро и грамотно.

Срок выполнения работ зависит от площади солнечных панелей и возможных затруднений при их установке. Точную дату завершения монтажа указываем в договоре и несем финансовую ответственность за несвоевременное выполнение обязательств. Позвоните нам для обсуждения деталей сотрудничества — всегда на связи в рабочее время.

Источник