Elektrownie słoneczne rzadko są wykorzystywane jako główne źródło energii. Jednak odpowiednio dobrane i zainstalowane panele w pogodny dzień mogą zapewnić prąd wszystkim sprzętom elektrycznym gospodarstwa domowego.
Ilość wytworzonej energii zależy od tego, ile cząstek światła trafi na fotokomórkę. Istnieje również wiele innych czynników, które nie zależą od mocy akumulatora ani powierzchni panelu.
Obliczanie mocy panelu słonecznego
Wydajność paneli zależy od materiału i technologii, w jakiej są produkowane. Baterie można podzielić na 2 klasy: foliowe i krzemowe.
Wydajność baterii krzemowych:
- Monokrystaliczny – 22%. Korzystne jest umieszczenie w ograniczonej przestrzeni;
- Elastyczne (amorficzne) panele – 5%;
- Polikrystaliczny – do 18%.
Wydajność modułów film:
- Warstwa selenku indu i galu – 20%;
- Tellurek kadmu – do 12%;
- Polimer – nie więcej niż 5%.
Istnieją również mieszane typy paneli, których wydajność jest wyższa.
Pierwszą rzeczą do rozważenia – całkowita moc odbiorców energii w kWh. Producent podaje moc bazując na fakcie, że na 1 m2. akumulatory otrzymują 1000 watów energii.
Jeden sposób obliczenia mocy rzeczywistej: E = I x V x Kо x Kpot.
E – prawdziwa moc; ja – ilość energii wprowadzanej do miejsca montażu paneli (kW*h/m2); V – moc nominalna jednego panelu; Kpot – współczynnik całkowitych strat w systemie; Co – współczynnik korekcyjny zależny od położenia (kąta nachylenia) panelu względem kierunku południowego; U – ilość promieniowania słonecznego jest zawsze stała i wynosi 1 kW*h.
Warto zaznaczyć, że promieniowanie obliczane jest w trybie dziennym, miesięcznym i rocznym. Przykładowo, jeśli wskaźnik wynosi 7 kWh/m2 na dobę, oznacza to, że dziennie na 1 mkw. Dostarczane jest 7 kW energii słonecznej.
Kolejny przykład obliczeń
Jeśli do obliczeń przyjmiemy moduł o powierzchni 2 m2. Całkowita ilość energii na słoneczny dzień wynosi 1000 W na m2. Wzór będzie następujący: 1000 W pomnożone przez wydajność (20%) i pomnożone przez powierzchnię panelu (2m) = 400 W.
Od czego zależy moc baterii
W panelach zastosowano szkło o wysokiej przezroczystości i niskiej zawartości żelaza, a mimo to zmniejsza to wydajność o kilka procent.
Optymalny czas pracy paneli to od 9:00 do 16:00 – w tym okresie przypada 70% wytworzonej energii. W tym czasie kompleks akumulatorów o mocy 1 kW wytwarza 7 kWh energii elektrycznej, czyli 210 kWh miesięcznie. Możesz dodać kolejne 3 kW rano i wieczorem. To jest idealne. Ale w rzeczywistości liczba ta jest mniejsza:
- Nie wszystkie dni w miesiącu są słoneczne. Jeśli weźmiemy pod uwagę dni deszczowe i pochmurne, powiedzmy, że było 5 takich dni – Będzie to już około 180 kWh.
- W zimie dzień jest krótszy, co wymaga zastosowania większego zestawu akumulatorów lub instalacji generatora wiatrowego.
- W falowniku i akumulatorze następuje utrata energii. Baterii nie można rozładować do 100%, a ich wydajność nie przekracza 80%.
Ilość wytworzonej energii zależy od liczby pogodnych dni w roku. Instalacja baterii będzie niepraktyczna, jeśli w roku jest mniej niż dwieście słonecznych dni. Ponadto promienie słoneczne muszą padać na panel pod kątem prostym – W tym celu zaleca się zainstalowanie systemów śledzenia słońca. Te urządzenia są drogie.
Na jakość pracy akumulatora wpływa także stopień nagrzania modułów. Produkcja energii spada o 0,5 procent, jeśli moduł nagrzeje się o 1 stopień. Ciągła praca w temperaturze podwyższonej o 100 C obniży wydajność urządzenia o 30%. Dlatego SES wymaga wysokiej jakości wentylacji i chłodzenia.
Straty energii mogą wynosić: w przewodach 1%; dioda bocznikowa 0,5%; falownik – od 3 do 7%.
Kolejny czynnik wpływający na obecną generację – całkowita liczba zainstalowanych modułów, ponieważ każdy może przyjąć ograniczoną ilość energii.
Wytwarzanie energii przy pochmurnej pogodzie
Akumulatory wytwarzają energię tylko w ciągu dnia i dostarczają deklarowaną moc tylko w pogodny dzień, gdy promienie padają na nie pod kątem prostym.
Przy złej pogodzie obliczenia są następujące: 1000 W mnoży się przez sinus kąta padania promieni słonecznych, a panel mnoży się przez procent energii w dniu bez słońca. Przykładowo, kąt padania promieni wynosi 40%, otrzymujemy: 1000 W/m2 x sin 40% x 60% = 240 W/m2
W niektórych krajach panele słoneczne często działają przy poziomie oświetlenia poniżej 1000 W/m2. Tanie moduły produkowane są bez powłoki antyrefleksyjnej. W rezultacie – znaczna część promieni słonecznych odbija się od szkła niskiej jakości. Słabo sprawdzają się też w świetle rozproszonym.
W różnych miesiącach natężenie światła jest inne, dlatego do wytworzenia tej samej ilości energii potrzebna jest różna liczba paneli i akumulatorów.
Niektórzy właściciele domów instalują panele za oknami domu. To także błąd. Szyba pojedyncza zmniejsza wydajność panelu o 9%, a szyba podwójna o 16% - pod warunkiem, że szyba jest idealnie czysta. Brud na szkle zmniejsza przezroczystość, powodując odbicie światła – Bateria nie działa wydajnie.
Wytworzona energia zależy od ilości wpadającego światła – napięcie wzrasta do pewnego limitu. Dla elementów krzemowych liczba ta wynosi 0,6. Wzrost napięcia uzyskuje się łącząc moduły szeregowo. SES potrzebuje rezerwy napięcia. Utrzymuje akumulator naładowany podczas pracy w pochmurną pogodę. Maksymalna moc pod obciążeniem jest generowana przez akumulator o poborze prądu do 0,47 – 0,5 V. Bateria 36 ogniw przy optymalnym obciążeniu daje napięcie 17 V.
Każdy panel ma dolną granicę czułości oświetlenia. Poniżej tego limitu panel przestanie wytwarzać energię. Przy złej pogodzie moc modułów spada 10-20 razy. Zatem dla paneli z krzemu krystalicznego granica ta wynosi 150-200 W/m2. Dla folii cienkowarstwowych parametr ten jest niższy – 100-200 W/m2. Panele foliowe sprawdzają się lepiej niż panele krzemowe przy pochmurnej pogodzie. Jednakże progowa różnica oświetlenia wynosząca 50 W/m2 nie będzie miała praktycznie żadnego wpływu na produkcję energii.
Aby moc była wystarczająca – konieczne jest obliczenie wymaganej liczby akumulatorów. W tym celu zużycie energii dzieli się przez moc panelu. Całkowite zużycie oblicza się poprzez zsumowanie czasu pracy (w godzinach dziennie) wszystkich urządzeń elektrycznych w domu – moc jest dodawana do liczby godzin. Zużycie można również obliczyć na podstawie rachunku za energię elektryczną: pobiera się maksymalne zużycie (kWh) za ostatnie miesiące i mnoży się przez 1,5 (rezerwa).
Możesz zwiększyć ekspozycję na światło słoneczne, instalując panele na dwuosiowym trackerze – platforma obracająca się za słońcem w 2 płaszczyznach. Ponadto zimą panele należy ustawić bardziej poziomo niż latem. Latem kąt nachylenia modułów jest mniejszy. Dla każdej szerokości geograficznej istnieje optymalny kąt nachylenia.
Jesienią i wiosną wybierz kąt równy szerokości geograficznej obszaru. Zimą do żądanej wartości dodaje się 10-15 stopni, a latem odejmuje się 10-15 stopni. Jeśli moduły są zainstalowane nieruchomo– wybierz kąt w oparciu o szerokość geograficzną regionu, w którym mieszkasz.
Zawsze trzeba mieć zapas mocy – Z biegiem czasu wydajność baterii spada. Każdego roku moc zmniejsza się o 0,6 – 0,7%. Po 25 latach użytkowania utrata mocy wynosi 20%. Brakującą moc można jednak bez problemu uzupełnić podłączając dodatkowe moduły.
