Какие солнечные панели лучше для пасмурной погоды

Выбор солнечных панелей для пасмурной погоды

Показатели эффективности работы современных модификаций фотоэлектрических солнечных панелей постоянно улучшаются. Популярные серийные образцы обладают КПД, который постепенно выходит на уровень 30%. При этом все еще наблюдается значительная зависимость всех модификаций СЭС от показателей яркости солнца.

Специалисты единодушны во мнении, что определение солнечных панелей с максимальной производительностью в пасмурную погоду является главным критерием при комплектации станции необходимыми элементами. Важной задачей будет и нахождение методов повышения эффективности для уже смонтированного оборудования.

Как происходил поиск оптимальной конструкции преобразователей излучения

Процесс трансформации энергии солнечного излучения в электричество впервые был обнаружен и начал исследоваться около 150 лет назад. Понадобилось столетие для того, чтобы после открытия подобного явления, известного как p-n переход в полупроводниковых структурах начались разработки по усовершенствованию процесса создания первых прототипов ячеек фотоэлектрического вида.
Пробные образцы гелиопанелей изготавливались из селена с очень низким коэффициентом полезного действия порядка 1%. Такие минимальные показатели обусловлены способностью данного материала преобразовывать исключительно УФ-излучение. С переходом на кремний удалось добиться некоторого прогресса, но до постановки вопроса об улучшении работы панелей в условиях пасмурной погоды дело дошло немного позже.
На продолжении полувека постепенно осуществлялись попытки определиться с наиболее подходящими для работы в подобных условиях преобразователями и сопутствующими материалами. Востребованность в устранении проблемы низкой эффективности при ситуациях, когда нет прямых лучей солнца, с особой остротой стала на порядке дня несколько лет назад. Стремительный рост количества гелиоустановок в разных уголках планеты, включая страны, которые ранее не рассматривались в качестве потенциально привлекательных регионов для активного внедрения гелиотехнологий.

Лучшие варианты оборудования для эффективной работы в пасмурную погоду

Монокристаллический кремний по существу не имел альтернативы, как полупроводниковый материал, еще буквально год назад. Хорошие характеристики КПД при ярком солнечном свете имели батареи, созданные на подобной основе. Но то, что приемлемо для Северной Африки, Мексики или Калифорнии, не очень подходит для климатических особенностей Североамериканских регионов, стран Европы и Японии. Это и послужило толчком для интенсивного поиска модулей, созданных на более подходящих преобразователях для каждого отдельно взятой местности.

В качестве замены рассматривались следующие варианты:

• модификации поликристаллического исполнения, для которых свойственно гораздо меньшее падение эффективности в облачные дни, чем для монокристаллов;
• особенности структуры аморфного кремния позволяют выполнять процесс поглощения гораздо интенсивнее;
• интересная методика – изготовление очень тонких пленок из теллурида кадмия и других редкоземельных материалов, а также композиций из них;
• заимствованные в аэрокосмической отрасли панели с использованием сульфидов некоторых металлов – индия, галлия, меди;
• постоянно ведутся поиски природного сырья с подходящими физико-химическими характеристиками. Примером могут быть перовскиты.

Для каждой перечисленной группы при внимательном изучении можно обнаружить свои плюсы и минусы при эксплуатации в условиях разной степени облачности и при атмосферных осадках.

Принцип работы солнечных панелей в сумрачную погоду

Несколько причин влияют на способность полупроводникого слоя улавливать и преобразовывать электромагнитные волны солнечного излучения. Среди подобных факторов следует назвать длину волны, а также способ размещения монокристаллов в кристаллической решетке, сколько слоев для улавливания и какие сопутствующие компоненты использованы в подложке.

Особенности работы с учетом приведенных причин для разных конструкций будут такими:

• большую эффективность в сравнении с монокристаллами имеют поликристаллические модели. Повышение эффективности достигается благодаря захватыванию лучей, попадающих на поверхность под самыми разными углами. Данная способность является следствием разнонаправленности векторов;
• еще более высокие показатели по указанному компоненту имеют аморфные образцы. А вот с КПД в данном случае значительно ниже, что делает «рыхлый» материал не очень конкурентным;
• особенности тонкопленочных ячеек – меньший коэффициент полезного действия в сравнении с монокристаллами, но способность гарантировать показатели генерации на 20% выше кремниевых моделей с аналогичными параметрами мощности для условий средних широт. Это связано со способностью редкоземельных компонентов к более обширному диапазону захвата излучения;
• панели CIGS по производительности в пасмурные дни не имеют конкурентов. При этом данное преимущество практически нивелируется их дороговизной;
• есть перспективы у перовскитных модификаций, но их проблема низкого КПД схожа во многом с аморфными батареями.

Несколько показателей для популярных среди потребителей панелей MONO-Si – при незначительном уровне облачности эффективность снижается приблизительно на 20% от максимального уровня, а при самой пасмурной погоде еще на 5%. Для идентичной погоды потери POLI-Si составят около трети, и в полтора раза падает эффективность у CdTe.

Работа модулей с трекерами

Подобные поворотные элементы нецелесообразно применять для обустройства СЭС с параметрами совокупной мощности до 10 кВт. Дивиденды от повышения производительности не смогут перевесить объем финансовых вложений в подобное оборудование. Для небольших станций автоматическая ориентировка поверхностей не рекомендуется из соображений экономии.
А вот на крупных объектах применение трекеров вполне оправдано. Они оптимизируют азимут и ориентацию и снижают потери во время дождя, выпадения снега, в дождь и сумрачную погоду.

Интересные разработки для плохих погодных условий

Среди появившихся на рынке других прототипов в первую очередь специалисты советуют обратить внимание на такие образцы:

1. Покрытие для кровли производства Илона Маска Solar Roof. Отличается доступной ценой и хорошо зарекомендовало себя при значительной облачности.
2. Уникальное свойство графеновой пасты – способность трансформировать потенциальную энергию капель дождя в кинетическую. В пасмурную погоду важным фактором будет еще один нюанс – извлечение энергии из инфракрасного излучения.
3. Постепенно подходят к завершению работы по созданию многослойных проводников с выходом на новый уровень КПД до 40-455. При этом в солнечные дни коэффициент полезного действия составит недостижимые для современных модулей 80-85 процентов.

Какие солнечные батареи оптимальны для климатических особенностей Украины

Проанализировав перечисленные факты, можно с уверенностью говорить о выборе элементов на основе тонкопленочных гибридов CdTe для большинства областей нашей страны, отличающихся умеренной облачностью. Эффективность поликристаллических модификаций по отношению к монокристаллам выше на 30%, а теллур-кадмиевые имеют показатель на 50% больше. Расчеты показывают, что производительность за год повысится на 1/5, а срок окупаемости снизится на 8-12 месяцев.
К наиболее востребованным на мировом рынке модулям безусловно относятся изделия известного американского производителя First Solar. Компания Green Tech Trade – официальный дистрибьютер этого бренда в Украине.
Заказать покупку и монтаж станции, а также ее отдельные компоненты, вы сможете на сайте нашей компании.

Источник

Работают ли солнечные батареи в пасмурную погоду

Пост опубликован: 8 ноября, 2019

Солнечная батарея (панель) является наиболее распространенным прибором, используемым для получения бесплатной электрической энергии для бытового и промышленного использования.

А о том, работают ли солнечные батареи зимой и в пасмурную погоду, мы расскажем в настоящей статье нашего проекта.

Солнечная батарея – это техническое устройство, представляющее собой определенное количество фотоэлектрических преобразователей соединенных в единую цепь и служащих для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Использование солнечных батарей для электроснабжения жилого дома круглый год — это реально

Как работают солнечные батареи зимой

В силу того, что зимой продолжительность светового дня снижается, то и эффективность работы солнечных батарей в это время года также понижается.

К сведению! В зависимости от места размещения солнечной электростанции и погодных условий, показатель эффективности работы солнечных панелей может понизиться в несколько раз. В числовом выражении это может составить от 20 до 80 % от номинальной мощности.

Низкие температуры не оказывают влияние на производительность подобного оборудования, как считают некоторые пользователи, а вот расположение по отношению к солнцу, выражающееся в угле наклона панелей по отношению к поверхности земли, очень важно в этот период года.

Кроме этого, важным фактором, оказывающим влияние на производительность солнечных батарей зимой, является отсутствие снега на их рабочей поверхности, т.к. при его наличии, работа фотоэлектрических преобразователей невозможна.

Важно! Для обеспечения должной производительности солнечной электростанции необходимо регулировать угол наклона панелей по отношению к солнцу, а также очищать их рабочую поверхность от снега и наледи.

К сведению! Для того, чтобы рассчитать производительность солнечной установки, в зависимости от угла размещения по отношению к солнцу, можно воспользоваться калькулятором типа «PVWatts», размещенном на сайте NREL

Использование солнечных батарей зимой

Используя специальное оборудование, каковым являются трекеры, можно упростить обслуживание солнечных батарей зимой.

Солнечный трекер – это техническое устройство, позволяющее отслеживать расположение солнца на небосоводе и перемещать солнечную панель в оптимальное положение, для наиболее эффективного поглощения солнечных лучей.

При использовании трекеров производительность гелио оборудования возрастает на 40 – 45 %, что особенно важно при его использовании в зимний период.

Использование трекеров хоть и повышает эффективность использования солнечных батарей, но, тем не менее, очищать наружную поверхность оборудования все равно приходиться вручную

Одним из вариантов упрощения обслуживания солнечных панелей зимой, особенно если они смонтированы на крыше дома, является укладка на их наружной поверхности греющего кабеля, который можно приобрести в торговых организациях или через интернет.

Опыт успешного использования такого решения уже имеется, с ним можно ознакомиться пройдя по следующей ссылке: https://pikabu.ru/ (№232 «Подогрев солнечных панелей зимой. Отчет по эксперименту».)

Солнечные батареи в пасмурную погоду

Фотоэлектрические преобразователи, являющиеся основным элементом солнечной батареи, способны вырабатывать электрический ток даже в пасмурную погоду, когда нет прямых солнечных лучей. Однако в такой ситуации производительность солнечного оборудования значительно снижается.

Так при незначительной облачности эффективность работы понизиться на 20 – 40 % от номинальной, а в пасмурную погоду – на 70 – 80 %.

Какие солнечные панели работают лучше в пасмурную погоду

Разные по конструкции солнечные панели по-разному работают при снижении освещенности, что обусловлено пределом чувствительности фотоэлементов входящих в их состав.

Для кремниевых преобразователей данный показатель составляет 150 – 200 Вт/м 2 , а для тонкопленочных – 100 – 150 Вт/м 2 .

К сведению! Панели из аморфного кремния лучше поглощают рассеянный свет, чем монокристаллические аналоги и изготовленные из поликристаллов.

Солнечная батарея в пасмурную погоду хоть и менее эффективна, чем при солнечной погоде, тем не менее она способна обеспечить требуемый заряд аккумуляторов, правда за более продолжительное время

Кроме этого на КПД использования гелио панелей влияет фактура наружной поверхности.

Если эта поверхность рифленая или волнообразная, то производительность увеличивается на 10 -15%. Это обусловлено увеличением площади поверхности улавливающей солнечный свет, особенно если это рассеянные лучи, обеспечивающие работу солнечных приборов в пасмурную погоду.

Как работают солнечные батареи в пасмурную погоду

Может показаться странным, но в пасмурную погоду, когда небо затянуто не полностью, присутствуют лишь отдельные облака в просветы между которыми проникают лучи солнца, производительность солнечных батарей может даже увеличиться.

Причиной такого эффекта является то, что фотоэлементы получают свет не только от нашего светила, но и отраженный от облаков. Соответственно количество лучистой энергии увеличивается, и как следствие, увеличивается и КПД гелио устройств.

При правильном расположении солнечных панелей можно добиться получения максимального количества электрической энергии даже в пасмурную погоду и в зимний период

Для снижения влияния облачности на работоспособность солнечных установок, можно применить несколько способов, вот некоторые из них:

1. Если в месте где установлена солнечная электростанция облачность или туман преобладают в определенное время дня (утром, днем, вечером), то панели следует развернуть так, чтобы была возможность их использования с максимальной отдачей (тучи днем, значит развернуть больше на восток, тучи утром — значит направить их западнее, и т.д.).
2. Площадь используемых панелей должна быть достаточной, чтобы осуществить зарядку накопителей электрической энергии (аккумуляторов) даже при плохой погоде.
3. Мощность контроллера, обеспечивающего работу солнечной станции, должна быть достаточной, чтобы обеспечить зарядку аккумуляторов в часы пик работы станции (полдень + отраженный свет от облаков).

В заключение настоящей статьи хочется отметить, что как бы не противились скептики развитию альтернативной энергетики в нашей стране, она тем не менее развивается по всем направлениям.

Солнечные электростанции работают в Крыму и на Алтае, Республике Башкортостан и Хакасии, в Оренбургской, Саратовской и Белгородской области, а также в Хабаровском крае и Волгоградской области. Во всех этих регионах климат различен, но, тем не менее солнечные станции успешно справляются с поставленными перед ними задачами.

Установленная мощность солнечных электростанций в нашей стране составляет более 800 МВт.

О том, сколько станций используется на бытовом уровне информации в настоящее время нет, но количество желающих установить солнечные батареи у себя на даче или в загородном доме постоянно увеличивается.

Источник