Втрати ККД на 50% та ефект альбедо: як працюють сонячні панелі взимку та на що слід звернути увагу.

Як сонячні батареї працюють у холодну пору року

Панелі функціонують, перетворюючи сонячне світло на електрику за допомогою фотоелектричних елементів. Коли фотони сонячного світла потрапляють у ці елементи, вони вибивають електрони з атомів, генеруючи потік електрики.

Слід пам'ятати, що фотоелектричні панелі працюють, перетворюючи енергію сонця на електрику, тоді як сонячні (теплові) панелі перетворюють енергію сонця на тепло. В більшості випадків люди використовують фотоелектричні (PV) панелі. Однак не зайвим буде знати, як працюють різні типи пристроїв для збору енергії Сонця.

Принцип роботи фотоелектричних елементів

Фотоелектричні панелі працюють, перетворюючи енергію сонця на електрику, пише snugg.com. Відтак електрика підключається до електричної мережі будинку, щоб нею можна було користуватися за потреби. Також можна встановити батарею для зберігання енергії, що виробляється сонячними панелями, для подальшого використання. Фотоелектричні панелі добре працюють вдень, навіть коли похмуро. Алгоритм їх роботи такий

• Світло від сонця потрапляє на поверхню елемента.
• Сонячне випромінювання поглинається шаром кремнію.
• Електрони в кремнії рухаються, створюючи постійний електричний струм.
• Постійний струм подається на сонячний інвертор, який перетворює його на змінний струм.
• Змінний струм може подаватися або на вимикач вашого дому для негайного використання, або на акумулятор для подальшого використання.

Як працюють сонячні теплові батареї

Сонячні теплові панелі працюють, перетворюючи енергію сонця на тепло. Осідає конденсат, тобто гаряча вода, яка потім передається в систему гарячого водопостачання будинку та використовується для нагріву води, перш ніж знову направляється на сонячну панель. Сонячні теплові панелі працюють добре лише тоді, коли сонце світить досить яскраво, щоб нагріти воду. Алгоритм такий:

• Світло від сонця потрапляє на поверхню сонячної панелі.
• Тепло від сонця поглинається спеціальною рідиною, зазвичай що складається з води та антифризу.
• Нагріта вода закачується в теплообмінник, який знаходиться всередині резервуара для води будинку.
• Теплообмінник нагріває воду в резервуарі для води, без зіткнення двох рідин.
• Використана сонячна рідина закачується назад у сонячну панель для повторного нагріву.

Сонячні панелі використовують світло, а не тепло для виробництва енергії. Тому навіть у холодні зимові дні панелі продовжують виробляти електрику, поки є денне світло.

Недоліки роботи сонячних панелей взимку

Є кілька факторів, які можуть вплинути на ефективність сонячних панелей взимку, повідомляє eonenergy.com:

Коротші світлові дні. Оскільки сонце сходить пізніше і сідає раніше, протягом дня залишається менше годин, коли сонячне світло може потрапляти на панелі. Це знижує загальну виробництво чистої енергії.

Нижче сонце. У зимові місяці сонце не піднімається так високо, а це означає, що його світло повинно пройти через більшу частину атмосфери, перш ніж досягти фотоелементів. Це зменшує кількість "зеленої" енергії, що може бути вироблено.

Хмарність. Пасмурне небо є звичайним явищем взимку. Важкий хмарний покрив може блокувати більшу частину і без того слабкого зимового сонячного світла. Але навіть найбільш похмурий день не завадить сонячній батареї виробляти трохи енергії. ‍

Сніг. Товстий шар снігу може заважати сонячному світлу досягати сонячних елементів, поки він знову не розвіється. Але невеликий снігопад зазвичай швидко тане або зсковзує з панелей.

Плюси зимової погоди для сонячних панелей

Є й позитивна сторона того, як зима впливає на сонячні панелі, про це пише ЗМІ interestingengineering.com, посилаючись на генерального директора компанії MakeMyHouseGreen Левелліна Кінча.

Низькі температури. Фотоелементи насправді працюють ефективніше в більш холодних умовах. Справа в тому, що низькі температури дозволяють електронам панелі рухатися вільніше, тим самим збільшуючи потужність генерації електрики. Таким чином ефективність пристрою зростає на 0,5% на кожен градус нижче 25 градусів Цельсія.

Ефект альбедо. У холодні ясні дні сніг на землі може діяти як дзеркало, відбиваючи додаткове сонячне світло на сонячні панелі. Це явище, відоме як "ефект альбедо", може дозволити їм генерувати ще більше "зеленої" енергії в холод.

Для довідки: альбедо – це відбивна здатність якоїсь поверхні, відношення потоку відбитої даною поверхнею радіації до потоку падаючої радіації, виражене в процентах, — ред.

Кут нахилу. Кінч зазначив, що темне скляне покриття батарей сприяє швидшому таненню снігу. При цьому кут їх нахилу змушує розтанулий сніг зсковзувати, відкриваючи поверхню пристрою сонцю. Лише обільний сніг може вплинути на падіння КПД. Однак вже розроблено і застосовується особливе смугове покриття, що змушує сніг, що скупчився, швидко зсковзувати, що підвищує ефективність сонячних електростанцій на дахах будинків.

Скільки енергії виробляють сонячні батареї взимку

Взимку кількість енергії, що виробляється сонячною панеллю, може знизитися на 50-70%, максимум на 80%, відповідно до даних snugg.com.

В той час як одна сонячна панель потужністю 400 Вт може виробляти близько 2,4 кВт*год енергії в найсонячніший літній день, вона може виробляти всього 0,4 кВт*год в найпохмурніший зимовий день. Це відбувається тому, що взимку в день менше пікових сонячних годин, ніж влітку. Піковий сонячний годину — це вимірювання сонячної енергії. Але