У зв'язку з ситуацією на ринку енергоресурсів, попит на альтернативні джерела електроенергії в Україні продовжує зростати. Багато підприємств і домогосподарств приймають рішення купити сонячні панелі, щоб не залежати від централізованого електропостачання. Тут же у потенційного покупця виникає питання – чи функціонує сонячна електростанція взимку? Багато хто думає, що чим тепліше на вулиці, тим більше енергії дають фотоелектричні системи. Але це не так. У цій статті ми розповімо, чи працюють сонячні панелі взимку і наскільки вони ефективні.
Сонячні панелі: як працюють фотоелектричні модулі
Сонячні станції мають найбільшу популярність серед джерел відновлюваної енергії для дому і можуть забезпечити живлення всіх важливих побутових приладів. Щоб зрозуміти, чи працюватимуть сонячні батареї взимку та чи зможуть вони забезпечити працездатність техніки, важливо знати як вони влаштовані. Розглянемо докладніше принцип дії сонячних батарей.
Фотоелектричні панелі мають комірчасту структуру. У кожному осередку – дві пластини з кремнію з позитивним і негативним зарядом. Коли фотони сонячного світла потрапляють на фотоелементи, відбувається перетікання електронів, унаслідок чого і виробляється постійний електричний струм. Він подається на інвертор і перетворюється на змінний, який і використовується споживачами. Кожна батарея розрахована на певну потужність і напругу. Для живлення техніки з невеликим енергоспоживанням достатньо 12-вольтових батарей, для потужніших приладів знадобиться встановлення сонячних панелей з напругою 24 Вольта. Потужність підбирається залежно від потреб об'єкта.
Чи буде працювати сонячна панель взимку?
Всупереч поширеній думці, сонячні панелі виробляють енергію цілий рік, включаючи холодну погоду. Низькі температури й навіть сильні морози не є перешкодою для генерації електроенергії. З'ясувавши принцип дії фотоелектричних установок, можна зробити висновок, що на їхню ефективність впливає не тепло, а інтенсивність сонячного світла. Навпаки, перегрів панелі гальмує генерацію – за високих температур електрони кремнію рухаються швидше, в результаті підвищується опір і знижується ефективність.
Сприятливими умовами для панелей є яскраве сонячне світло і прохолодна погода. Так, 550-Ватна фотопанель за ідеальних обставин, коли сонце розташоване прямо над нею, зможе видавати практично повні 500 Вт (у наших широтах можна орієнтуватися на цифру в 50-60% від заявленої потужності).
Більшість сонячних панелей ефективно працюють у діапазоні від -30 °C до 80 °C. Це означає, що м'які температурні умови в зимовий час, що переважають останніми роками в Україні, не вплинуть на здатність виробляти електроенергію. Водночас ефективність сонячних панелей взимку може падати з інших причин.
Короткий світловий день
Скорочення тривалості світлового дня впливає на сонячні батареї (ефективність взимку істотно падає в період із середини листопада до кінця січня через те, що зменшується кількість годин, коли світить сонце). У літній сезон панелі контактують із сонячними променями практично вдвічі довше – піковий час припадає на червень і липень. Якщо в цей період домогосподарству для покриття потреби в 1 кВт (наприклад, для роботи холодильника, освітлення і ще якихось приладів) достатньо трьох сонячних панелей по 330 Вт, то взимку ситуація змінюється – за приблизним розрахунком знадобиться не менше шести таких панелей.
Похмура погода
Затягнуте хмарами небо є частим явищем у зимовий сезон. Хмарність перекриває потрапляння сонячних променів на фотоелементи, від цього знижується продуктивність системи. Залежно від щільності хмарного шару, ефективність може падати до 90% від потужності. Наявність просвітів між хмарами покращує ситуацію, оскільки крім прямих сонячних променів на панель потраплятиме світло, відбите хмарами. На додаток до порад щодо вибору сонячних батарей, рекомендуємо звернути увагу на моделі з рифленою поверхнею. Таке рішення збільшує корисну площу і сприяє поглинанню більшої кількості світла.
Снігопади та дощі
Дощова і сніжна погода істотно знижує ефективність вироблення електроенергії, оскільки сонячного світла в таких умовах практично немає. Також падає ККД процесу, коли лежить сніг на сонячних панелях. Якщо батареї злегка припорошені, не потрібно панікувати, світло може проникати між сніжинками. До того ж скло сонячних панелей темне – коли сонце знову з'явиться, сніговий покрив швидко розтане. Оскільки батареї розташовуються під кутом, шар снігу з них буде скочуватися під дією сили тяжіння. Якщо ж поверхня вкрита щільним сніговим шаром завтовшки 8-10 см, важливо його зчистити, інакше вироблення електроенергії може припинитися.
Спираючись на наш досвід, сніг не завжди є перешкодою для роботи сонячних панелей, він може надати й позитивний ефект. Сніговий покрив на даху або землі виконує функцію відбивача і направляє промені сонця на поверхню панелі. Таким чином, батареї зможуть отримати більше сонячної енергії навіть в умовах хмарної погоди.
Ефективні способи підвищити ККД сонячної панелі взимку
Ґрунтуючись на особистих спостереженнях, ми підготували кілька дієвих порад, як збільшити ефективність сонячних панелей взимку:
- підтримуйте панелі в чистоті;
- відрегулюйте нахил панелі (значення залежить від географічної широти й підбирається індивідуально).
Щоб прибрати сніг або товстий шар пилу з батареї, рекомендуємо використовувати спеціальну щітку. У теплу погоду можна змивати налиплий сніг та інший бруд водою зі шланга. Чистити панелі потрібно акуратно, щоб не пошкодити поверхню, інакше збиток буде істотнішим за вигоду від виробництва електроенергії. З власного досвіду рекомендуємо розташовувати батареї так, щоб доступ до них залишався вільним. Для чищення сонячних панелей для квартири, особливо розташованих на верхніх поверхах, можна скористатися послугами альпіністів. Є й альтернативний варіант очищення від снігу – автоматичний підігрів панелей з внутрішньої сторони, який активується, коли датчики виявляють сніг на поверхні.
У літню пору оптимальний кут встановлення фотопанелей для областей України становить 35-45 градусів. Під нахилом у 50-70 градусів слід ставити сонячні панелі взимку – сніг таким чином буде скочуватися під власною вагою, а сонячні промені будуть поглинатися максимально ефективно. Якщо ви плануєте ставити сонячні батареї на дах, враховуйте кут його нахилу. Якщо покрівля занадто полога або навпаки крута, може знадобитися спеціальний каркас для вирівнювання нахилу. Привабливим рішенням будуть поворотні платформи, що відстежують рух сонця й автоматично підлаштовують положення сонячної панелі.
Ефективність роботи сонячних панелей різного типу
На те, як працюють сонячні панелі взимку, впливають не тільки погодні умови. Значення мають і їхні технічні характеристики:
- Найефективнішими вважаються панелі з монокристалічною структурою, їхній ККД варіюється від 18 до 22 %. Вони генерують більше енергії порівняно з іншими типами в однакових умовах освітлення, оскільки виготовляються з цільних кристалів високоочищеного кремнію, а чорний колір панелі краще поглинає сонячні промені. Монопанелі зберігають високу ефективність в умовах розсіяного світла і будуть ідеальними для регіонів з підвищеною хмарністю. Вартість таких пристроїв вища за інші.
- На полікристалічні панелі ціни нижчі. ККД у них менший - 12-18 %, відповідно і в похмурий зимовий день такі моделі вироблять менше електроенергії. Виготовляють їх із фрагментів кремнію, чим і зумовлена вигідніша вартість виробів. Якщо є обмеження за коштами та дозволяє вільне місце, можна встановити більшу кількість батарей, щоб отримати бажану продуктивність станції.
- Добре зарекомендували себе в умовах снігових зим двосторонні сонячні панелі. Це інноваційне рішення поглинає світло обома сторонами, тому коли на землі лежить сніг, вихід енергії збільшується. Над невідбивчими поверхнями, наприклад, над травою, такі панелі ставити нераціонально, оскільки тильна частина батареї не отримуватиме достатню кількість світла. Ефективність двосторонніх систем на 10-20 % перевищує традиційні односторонні батареї залежно від умов експлуатації.
- Спираючись на заяви виробників, відзначимо ефективність тонкоплівкових панелей з аморфного кремнію в похмуру погоду. Це найбюджетніший тип батарей з низьким ККД (8-10 %), але він має вище поглинання розсіяного світла.
Вибираючи сонячні панелі для домашнього використання або бізнесу, враховуйте, що вони виробляють електроенергію цілий рік. Їхня продуктивність головним чином залежить від інтенсивності сонячного світла, тому перед встановленням важливо ретельно обміркувати місце розташування станції. Рекомендуємо вивчити перелік найкращих фотоелектричних панелей за версією наших фахівців, щоб визначитися з оптимальним варіантом для майбутньої системи.
