понедельник04 ноября 2024
smiua.net

Потеря КПД до 50% и альбедо: как функционируют солнечные панели зимой и что важно учитывать.

В холодную погоду солнечные панели работают даже более эффективно, чем в летний период. Узнайте от Фокуса, как сохранить высокую производительность вашей домашней электростанции.
Потеря КПД до 50% и альбедо: как функционируют солнечные панели зимой и что важно учитывать.

Как солнечные батареи функционируют в зимний период

Солнечные панели работают, преобразуя солнечный свет в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических элементов. Когда фотоны солнечного света попадают на эти элементы, они выбивают электроны из атомов, создавая поток электричества.

Важно помнить, что фотоэлектрические панели преобразуют солнечную энергию в электричество, в то время как солнечные тепловые панели преобразуют ее в тепло. Чаще всего используются именно фотоэлектрические (PV) панели. Тем не менее, полезно понимать, как функционируют различные типы устройств для сбора солнечной энергии.

Принципы работы фотоэлектрических элементов

Фотоэлектрические панели работают, преобразуя солнечную энергию в электричество, отмечает snugg.com. Электричество затем подключается к электрической цепи дома, что позволяет использовать его по мере необходимости. Также можно установить аккумулятор для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями, для последующего использования. Фотоэлектрические панели эффективно работают даже в облачные дни. Алгоритм их работы следующий:

  • Свет от солнца попадает на поверхность элемента.
  • Солнечное излучение поглощается кремниевым слоем.
  • Электроны в кремнии начинают двигаться, создавая постоянный электрический ток.
  • Постоянный ток поступает на солнечный инвертор, который преобразует его в переменный ток.
  • Переменный ток может подаваться либо на выключатель вашего дома для немедленного использования, либо на аккумулятор для дальнейшего использования.
солнечные панели

Функционирование солнечных тепловых панелей

Солнечные тепловые панели работают, преобразуя солнечную энергию в тепло. Конденсат, т.е. горячая вода, оседает и передается в систему горячего водоснабжения дома, где используется для нагрева воды, прежде чем снова возвращается к солнечной панели. Солнечные тепловые панели эффективно функционируют только при достаточно ярком солнечном свете. Алгоритм их работы таков:

  • Свет от солнца попадает на поверхность солнечной панели.
  • Тепло от солнца поглощается специальной жидкостью, обычно состоящей из воды и антифриза.
  • Нагретая вода закачивается в теплообменник, расположенный внутри резервуара для воды дома.
  • Теплообменник нагревает воду в резервуаре, не допуская соприкосновения двух жидкостей.
  • Использованная солнечная жидкость возвращается в солнечную панель для повторного нагрева.

Солнечные панели используют свет, а не тепло для генерации энергии. Поэтому даже в холодные зимние дни панели продолжают вырабатывать электричество, пока есть дневной свет.

Недостатки работы солнечных панелей зимой

Существует несколько факторов, которые могут снизить эффективность солнечных панелей в зимний период, сообщает eonenergy.com:

Сокращенные световые дни. Солнце встает позже и садится раньше, что приводит к уменьшению часов солнечного света, доступного для панелей. Это снижает общую выработку чистой энергии.

Низкий угол солнечного света. В зимние месяцы солнце не поднимается высоко, что означает, что его свет проходит через большую часть атмосферы, прежде чем достигнуть фотоэлементов. Это уменьшает количество "зеленой" энергии, которую можно выработать.

Облачность. Пасмурное небо — частое явление зимой. Толстый облачный слой может блокировать большую часть уже слабого зимнего солнечного света. Однако даже в самый облачный день солнечные панели продолжают вырабатывать некоторое количество энергии.

Снег. Толстый слой снега может затруднить попадание солнечного света на солнечные элементы, пока он не растает. Но небольшой снег обычно быстро тает или соскальзывает с панелей.

Плюсы зимней погоды для солнечных панелей

Зима также имеет свои положительные аспекты для солнечных панелей, о чем пишет СМИ interestingengineering.com, ссылаясь на генерального директора компании MakeMyHouseGreen Левеллина Кинча.

Низкие температуры. Фотоэлементы работают более эффективно в холодных условиях. Низкие температуры позволяют электронам панели двигаться более свободно, что увеличивает мощность генерации электроэнергии. Эффективность устройства может возрастать на 0,5% на каждый градус ниже 25 градусов Цельсия.

Эффект альбедо. В холодные ясные дни снег на земле может отражать дополнительный солнечный свет на солнечные панели. Это явление, известное как "эффект альбедо", может способствовать генерации большего количества "зеленой" энергии в холодное время года.

Для справки: альбедо – это отражательная способность поверхности, соотношение потока отраженной радиации к потоку падающей радиации, выраженное в процентах, — ред.

Угол наклона. Кинч отметил, что темное стеклянное покрытие батарей способствует более быстрому таянию снега. При этом угол наклона панелей помогает снегу соскальзывать, открывая поверхность для солнечного света. Только обильный снег может негативно повлиять на КПД. Однако уже разработаны специальные покрытия, которые способствуют быстрому скатыванию снега, что повышает эффективность солнечных электростанций на крышах зданий.

Сколько энергии вырабатывают солнечные батареи зимой

Зимой количество энергии, вырабатываемой солнечными панелями, может снизиться на 50-70%, максимум на 80%, согласно данным snugg.com.

Одно солнечное устройство мощностью 400 Вт может производить около 2,4 кВт*ч энергии в самый солнечный летний день, в то время как в самый пасмурный зимний день оно может вырабатывать всего 0,4 кВт*ч. Это связано с тем, что зимой количество пиковых солнечных часов меньше, чем летом. Пиковый солнечный час — это мера солнечной энергии, но это не то же самое, что час солнечного света. Это час с интенсивностью солнечного излучения 1000 Вт на квадратный метр.

Чтобы оценить ежедневную выработку энергии солнечной электростанцией, можно использовать следующую формулу:

  • Ежедневная выработка (ватт-часы) = Мощность панели (ватт) × Пиковые солнечные часы (часы)

Например, зимой 400-ваттная панель сможет выдать около:

  • 400 Вт × 1 час = 400 ватт-часов (0,4 кВт*ч)

Эти расчеты достаточно приблизительные и не учитывают такие факторы, как погодные условия, угол наклона панелей и их ориентация и т.д. Однако формула может помочь в понимании электрогенерации зимой.

Хорошая новость заключается в том, что даже в самые короткие и облачные дни фотоэлементы продолжают производить энергию. Хотя одно устройство может вырабатывать всего 400 Вт в день, в доме с 12 панелями общий выход составит около 4,8 кВт*ч в день — примерно половину ежедневного потребления энергии в среднем доме зимой.

мастер чинит солнечную панель

Максимизация эффективности солнечных батарей зимой

Зима — это период высоких затрат на обогрев, поскольку даже самый хорошо спроектированный дом теряет тепло. Поэтому важно максимально эффективно использовать солнечные электростанции, чтобы сократить расходы на электроэнергию.

Вот несколько советов по повышению эффективности солнечных панелей зимой от издания KiowaCountyPress:

Содержите в чистоте. Снег и мусор могут блокировать солнечный свет, поэтому важно поддерживать панели в чистоте для максимальной производительности. Для этого достаточно направить садовый шланг на крышу или нанять специалиста для более тщательной очистки.

Регулировка угла наклона. З