ККД сонячних електростанцій: що це і розрахунок

як розрахувати кпд сонячных електростанцій
ККД сонячних електростанцій: що це і розрахунок

Основний критерій, що характеризує ефективність експлуатації сонячних батарей зокрема, і будь-якого обладнання в цілому – це коефіцієнт їх корисної дії, або, скорочено, ККД. Значення це вимірюється у відсотках і зазначається виробником для певних стандартних умов (температура, вологість, рівень інсоляція, схильність по азимуту і т.п.) в процесі виробництва. Але не всі розуміють, звідки беруться ці показники і як правильно їх розрахувати.

Що ж таке ККД сонячних електростанцій?

ККД сонячних електростанцій – це співвідношення кількості виробленої системою електричної енергії до величини сонячного випромінювання, що потрапляє на панель. Показник вимірюється у відсотках. Ефективність використання СЕС переважно визначається матеріалом, з якого виготовлені фотоелементи, а також якістю збірки.

Основні різновиди фотоелементів і їх ККД (при ідеальних умовах освітленості):

  • монокристалічні – 20-22%;
  • полікристалічні – 15-20%;
  • з аморфного кремнію – 5-7%;
  • тонкоплівкові на основі телуриду кадмію – 16% (четверте покоління), 18% (шосте покоління);
  • тонкоплівкові на основі сульфідів індію / міді / галію / селену – до 20% (останнє покоління).

Тонкоплівкові батареї (при розрахунку середньорічної ефективності) на 20% вигідніше кремнієвих моделей. Найбільшою ефективністю відрізняються напівпровідникові батареї на базі послідовного багатошарового напилювання шарів міді, індію, галію і селену (CIGS), а також телуриду кадмію (CdTe). В Україні такі панелі встановлює компанія Green Tech Trade – офіційний дилер компанії-виробника First Solar.

Сучасні розробки дозволяють значно збільшити ефективність СЕС. Вчені активно працюють над методом багатошаровості і комбінування нових матеріалів. Також розроблені поворотні трекери з автоматичним регулюванням. Зараз ККД батарей для сонячних електростанцій, які використовуються в космічній галузі, досягає 40%. Але такі модулі дорогі, тому для приватних будинків не застосовуються. І хоча в дослідних лабораторних зразках рекордом є 47% ефективності, до теоретично можливої межі в 85-87% поки ще далеко.

Як розрахувати ККД у використанні СЕС?

Завод-виробник в технічній документації вказує коефіцієнт корисної дії зібраного модуля і окремих фотоелементів. Значення формуються при стандартних умовах. Зазвичай показники інсоляції складають 1000Вт / м², а температура елементів – 25ºC. Саме тому на практиці ККД виявляється нижче або вище заявлених значень, в залежності від умов експлуатації.

Виробники з хорошою репутацією тестують кожну батарею після збірки, а результати дослідження прикладають до панелі. Так вдається підтвердити якість продукції, що випускається. Характеристики кожного модуля будуть унікальними, навіть якщо вони мають однаковий розмір і зроблені з ідентичних матеріалів, тому в ролі показника ККД використовується середнє значення.

Як розрахувати ефективність експлуатації сонячних панелей – ККД = Pсб / Sсб / 10, де:

  • Pсб – продуктивність батареї;
  • Sсб – площа модуля.

Параметри окремих фотоелементів виявляються вищими, ніж батареї в цілому, бо між деталями знаходиться невелика відстань, яка ніяк не задіяна у генерації електроенергії. До того ж деталі в більшості випадків знаходяться в корпусі, який збільшує площу батареї і зменшує ефективність використання модуля.

Фактори, які впливають на продуктивність ККД

На ККД сонячної електростанції впливають погодні умови, температура, затіненість ділянки, чистота поверхні модуля. В ідеалі промені повинні падати на панель під прямим кутом, важливо не допускати перегрівання і запилення фотоелементів. Правильна установка – ще одна запорука ефективної роботи батареї.

Більшість цих факторів нівелюються при використанні тонкоплівкових монокристалічних панелей на основі телуриду кадмію. Батареї здатні переробляти розсіяне світло, що забезпечує більш високий середній ККД протягом досить довго періоду. Також відсутня необхідність в монтажі модулів під певним кутом строго на південь. Тінь, пил, похмура погода, як і раніше робить негативний вплив на продуктивність панелей, але воно на 60-70% нижче, ніж у кремнієвої «класики».

ККД сонячних електростанцій – підсумки

При розрахунку ККД сонячної електростанції враховується сонячна інсоляція, потужність сонячної електростанції, площа модуля. Правильний розрахунок і установку панелей First Solar проведуть для вас фахівці компанії Green Tech Trade (офіційний представник американської фірми-виробника). Організація реалізує тонкоплівкові монокристалічні батареї на основі телуриду кадмію. Детальніше ознайомитися з послугами і цінами можна на сайті компанії.