Борьба за улучшение экологической ситуации на планете способствовала тому, что для выработки энергии стали использовать энергию солнца, ветра, воды. Сначала альтернативные источники энергии были актуальны для предприятий. Со временем, когда энергия регулярно дорожает, а простые пользователи часто ощущают на себе ее дефицит, стал вопрос установки солнечных батарей не только на промышленных объектах, но и на домах. При грамотном подходе, современная солнечная электрическая панель мощностью 04,-0,5 кВт, в Украине может выдавать в сутки 1-2,5 кВт/ч. На выработку энергии влияет выбор места для монтажа, угол наклона солнечных панелей, сезонность, чистота поверхностей и прочие факторы. К сожалению, человек не на все может повлиять. Однако в наших силах корректно подготовиться к монтажу оборудования и рассчитать угол установки солнечных панелей таким образом, чтобы обеспечить максимальное удовлетворение своих целей. Чтобы вам было проще выполнять расчеты, мы подготовили данную статью.
Под каким углом ставить солнечные панели: обеспечиваем максимальную эффективность
После того как практически все украинцы столкнулись с проблемами, вызванными нестабильной подачей электроэнергии, многие задумались о необходимости создания сетей для аварийного электропитания. Один из вариантов, который выбирают жители Украины — купить солнечные панели поликристаллические, монокристаллические, дифракционные, инвертор и аккумуляторные батареи. Такое решение дает возможность не только создать запас электроэнергии, но и оптимизировать затраты. Но чтобы система была эффективной, важно не только корректно подобрать комплектующие (панели, инвертор, АКБ), но и определить оптимальный угол наклона солнечных панелей в Киеве, Харькове, Днепре, Херсоне, Львове, Ужгороде, Черкассах, Виннице, других городах и селах. Корректность монтажа может увеличивать или снижать выработку энергии на 10-20 %, поэтому чтобы не допускать ошибок, в этой статье мы разберем, как и в каких случаях определять оптимальный угол для солнечных панелей.
На что влияет наклон солнечных панелей?
Максимальное количество электрической энергии солнечные панели вырабатывают, когда лучи падают на них под прямым углом (90°). При этом энергия сосредотачивается на относительно небольшой площади, которая под воздействием излучения нагревается. Солнце не стоит на месте. Оно перемещается по небосводу в течение суток, а также меняет свое положение относительно линии горизонта, в зависимости от сезонности. Поэтому для эффективной работы солнечных панелей угол наклона просчитывается с учетом конкретного региона, ориентации оборудования, наличие препятствий (затеняющих факторов), целей. Если выбран оптимальный угол солнечных панелей относительно поверхностей, на которых они закреплены, тогда:
- Уровень инсоляции (интенсивность солнечного света, попадающего на поверхность панели), выше. А следовательно, элементы кремния максимально поглощают свет, обеспечивая высокий КПД.
- Генерация энергии происходит на стабильно высоком уровне, что повышает коэффициент рентабельности ROI и ускоряет окупаемость оборудования.
Как видите, независимо от того куплена вами солнечная панель монокристаллическая, поликристаллическая или дифракционная, важно просчитать какой угол наклона солнечных панелей необходимо задать при монтаже.
Ориентация солнечных панелей — как обеспечить максимальную эффективность?
Еще один фактор, который влияет на эффективность работы — это расположение солнечных панелей относительно сторон света. Оптимальной считается ориентация (азимут) на географический юг. Определить его можно, воспользовавшись онлайн-картами в смартфоне или другом устройстве с функцией GPS-навигации. Выбирая, куда направлять солнечные панели, учитывайте такие моменты северного полушария:
- максимальный КПД достигается при азимуте 180° (географический юг), когда солнце в зените;
- при отклонении от географического юга на 5-20° на восток или запад, продуктивность снижается на 5-10 %;
- более значительные отклонения способствуют снижению КПД, в утреннее или вечернее время, соответственно. Частично скорректировать энергопотери можно, определив оптимальный угол наклона солнечных панелей;
- направление солнечных панелей на север приводит к тому, что производительность поликристаллических и монокристаллических батарей будет минимальной. При ориентации с азимутом 0° или 360° (географический север), оптимальным решением будет купить и установить солнечные панели бифракционные, которые хотя и занимают значительную площадь, но могут работать при низком уровне освещения.
Просчитав оптимальный угол наклона солнечной батареи, даже при ориентации на север, можно получить необходимое количество энергии для покрытия базовых потребностей.
Оптимальный угол солнечных панелей с учетом сезонности
Принимая решение какой угол наклона для солнечных панелей выбрать при монтаже, стоит учитывать следующие факторы:
- В зимний период, когда активность солнца снижается из-за его низкого расположения относительно горизонта, эксперты рекомендуют устанавливать максимальный угол солнечной панели — 55-70° относительно горизонтали. При таком размещении солнечный свет поглощается максимально, к тому же на поверхности практически не задерживается снег.
- В весенний и осенний период, когда солнце выше над линией горизонта, можно устанавливать угол наклона 40-50°. Если опоры не жесткие, наклон можно менять по мере изменений продолжительности дня.
- В летний период, когда активность солнца максимальная, угол наклона для солнечных панелей можно уменьшить до 25-40°.
Если солнечная панель для дома установлена с южной стороны на крыше и угол большой, тогда часть света будет отражаться и рассеиваться, эффективность работы панелей снизится. Оптимальным является вариант, при котором угол наклона солнечной панели можно корректировать. В случаях, когда планируется монтаж панелей без возможности изменения угла, имеет смысл просчитать среднее значение (компромиссное), что обеспечивает оптимальную эффективность в течение всего года. В случае, если стоит цель получить максимальное количество энергии в период наибольшей солнечной активности и вы готовы к низкой энергогенерации зимой, тогда устанавливайте панель в соответствии с показателями, рассчитанными для лета.
Факторы, которые влияют на оптимальный угол установки солнечных панелей
Чтобы определить оптимальный угол для монтажа солнечных панелей важно учитывать:
- характер объекта, который нужно обеспечить энергией и уровень энергопотребления на нем;
- место размещения панелей — грунт, крыша, стены здания;
- допустимые нагрузки снеговые и ветровые согласно государственным строительным нормам;
- наличие факторов, снижающих солнечную активность, например, обеспечивающих затенение.
Как видите, множество параметров влияет на продуктивность, которую смогут обеспечивать солнечные батареи. Угол наклона желательно рассчитывать для каждого из объектов индивидуально. Если площадь для размещения панелей ограничена, а количество модулей достаточно велико, помимо математических расчетов, желательно создать ЗD модель. Это поможет убедиться, что система не будет затенять сама себя и точно определить оптимальный наклон. После того как проект будет проверен и утвержден, рекомендуем заказать установку электрооборудования у компаний, которые имеют значительный опыт выполнения работ в данной сфере, например, у ВЕНКОН. Это поможет избежать ошибки и обеспечить стабильную работу оборудования.
Как узнать под каким углом устанавливать солнечные панели на конкретном объекте
Как мы уже говорили, рассчитывать оптимальный угол наклона и ориентацию панелей (азимут) для каждого объекта желательно индивидуально. Разберем на примерах несколько ситуаций.
Определение оптимального угла наклона солнечных панелей для коммерческих и промышленных объектов
При монтаже солнечных электростанций на грунте, как правило, азимут выбирают 180°, а угол наклона задают в диапазоне 25-40°. Это дает возможность обеспечить максимальную продуктивность в период наивысшей солнечной активности. В большинстве случаев такие электростанции занимают значительную площадь и передают энергию, обработанную при помощи инвертора преобразователя напряжения, напрямую потребителям в Украине, реже на накопители.
На промышленных и коммерческих объектах количество свободной земли ограничено, поэтому панели часто размещают на крыше. Перед началом работ по установке необходимо учесть:
- Допустимую нагрузку на здание в целом и распределение ее относительно балок перекрытия.
- Направления и активности ветра, количества осадков (снега). Эти параметры увеличивают нагрузку на опоры и поверхность, на которой размещены панели.
- Конфигурация и ориентацию кровли здания. Например, если крыша двухскатная, ориентирована на восток и запад, тогда оптимальным будет небольшой угол наклона (20-30°). А при ориентации двухскатной крыше на юг и север, с южной стороны угол наклона может быть меньше, чем с северной (20-30° на юге и 40-60° на севере). На плоских крышах важно учитывать высоту панелей и расстояние между ними, так как они влияют на степень затенения одними элементами других.
- Необходимость обеспечения свободного доступа к панелям для сервисного обслуживания и очистки от загрязнений. Чем более запыленные поверхности, тем ниже КПД.
Также важно рассчитать технико-экономическое обоснование, где определить:
- в какой срок окупятся инвестиции в монтаж системы — стоит ли минимизировать количество металлоконструкций и вкладываться в трекеры;
- что выгоднее — прямое использование потока, который генерируется в единицу времени (излишек, если он есть сливается в стационарную сеть) или установка аккумулятора, для частичного накопления энергии, с использованием ее в периоды низкой солнечной активности.
Так как на крупных объектах с большим энергопотреблением нужно учесть множество нюансов, доверять работы по аудиту, проведению расчетов, разработке и реализации проекта рекомендуем компаниям, которые имеют достаточный опыт и знания.
Угол наклона солнечных панелей на крыше частного дома: как определить оптимальный?
Для большинства населенных пунктов в Украине средний (компромиссный) угол наклона солнечных панелей равен географической широте. Узнать ее можно при помощи онлайн-карты с GPS навигацией. Для этого нужно задать точку на Google-картах и посмотреть ее координаты. Первая цифра в обозначении будет широтой. Этот показатель стоит брать за основу дальнейших расчетов тем, кто планирует использовать альтернативные источники энергии для дома. Если у вас есть возможность изменять угол наклона в зависимости от сезона, тогда:
- Оптимальный показатель для лета будет равен значению географической широты за вычетом 15°.
- Оптимальный зимний угол наклона солнечных панелей будет равен значению географической широты, увеличенной на 15°.
Системы энергогенерации с изменяемым углом наклона более продуктивны, быстрее окупают себя, но при этом требуют большего внимания в плане обслуживания и опоры (поворотные механизмы) могут быстрее изнашиваться. Для альтернативных систем энергогенерирования с фиксированным положением панелей, угол наклона солнечных батарей должен быть равен географической широте с погрешностью +/- 1-2°. Стационарные системы энергогенерации по продуктивности менее эффективны, чем с настраиваемым углом наклона, но они требуют меньшего внимания по частоте обслуживания.
Выбор угла наклона солнечных панелей для квартир
Одна из наиболее сложных задач — это выбор оптимального места расположения солнечной панели для квартиры, когда нет возможности закрепить ее на крыше. Последнее время все чаще жители многоэтажек размещают батареи на внешних стенах дома, под окнами и на балконах. В зависимости от технических возможностей и бюджета, реализуют следующие методы установки:
- на стационарных кронштейнах с углом наклона 60-70°;
- на поворотных кронштейнах с трекером, который отслеживает положение солнце и регулирует ориентацию (азимут) и угол наклона для обеспечения максимальной продуктивности.
Стационарные системы дешевле и проще в обслуживании, но их среднегодовая продуктивность часто ниже, чем у поворотных панелей. Системы с трекерами требуют больших первоначальных вложений, а также сложнее в обслуживании, но они продуктивнее и окупаются быстрее. В обоих случаях, при размещении солнечных панелей на стенах квартир, важно убедиться в отсутствии затенения рабочих поверхностей деревьями, блоками кондиционеров и прочими предметами. Помимо этого мы рекомендуем регулярно контролировать надежность креплений, чтобы минимизировать риск падения панелей.
Определение оптимального угла наклона для мобильных солнечных панелей
В наши дни переносные солнечные батареи используются не только в туристических походах, но и в повседневной жизни для подзарядки мобильной техники и повербанков. Чтобы панели работали максимально эффективно, рекомендуется размещать их таким образом, чтобы солнечные лучи попадали на рабочую поверхность под прямым углом. Просчитать оптимальный угол наклона можно, определив с помощью онлайн-карты и GPS навигатора широту для точки, в которой вы находитесь. Затем для летнего периода от этого значения необходимо отнять 15°, а для зимнего — добавить 15°. Полученное в результате расчетов значение и будет углом наклона, при котором панель будет выдавать максимальную продуктивность, если она развернута к солнцу.
Надеемся, что наша статья помогла вам понять, каким образом можно рассчитать оптимальный угол наклона солнечной панели и что влияет на данный параметр. Напомним, что весна – лучшее время для перехода на солнечную энергию. Солнце с каждым днем становится все более активным, а значит можно обеспечить себе полную или частичную энергонезависимость, установив панели, инвертор и аккумуляторы с соответствующими характеристиками. Если у вас есть вопросы о солнечных батареях, их установке, а также проектировании систем с использованием альтернативных источников энергии, вы можете обратиться за консультацией к экспертам ВЕНКОН.
