Який оптимальний кут нахилу сонячної батареї в Україні?

Оптимальний кут нахилу фото
Який оптимальний кут нахилу сонячної батареї в Україні?

Основою будь-якої класичної СЕС є сонячні батареї. Вони складаються з певної кількості жорстких, напівжорстких або гнучких панелей, змонтованих в єдину схему. Напівпровідникові матеріали в фотоелектричних осередках перетворюють сонячне випромінювання в електричний струм. І ККД системи в цілому багато в чому залежить від того, як розташовані стосовно Сонця робочі поверхні батарей.

Кут нахилу сонячних батарей: точні показники

Першим фактором впливу на продуктивність є азимут, або кут нахилу сонячних батарей стосовно джерела світла. В ідеальному випадку панелі повинні бути зорієнтовані на географічний південь. Похибка від магнітного «півдня», на який вказує стрілка компаса, на широті України становить близько 7-8 градусів.

Якщо СЕС монтується на землі, надати батареям потрібний азимут не складає труднощів. Якщо дахи будівель не мають скатів, зорієнтованих настільки точно, допускається розміщення системи в напрямках, близьких до оптимального показника. Втрата ефективності в таких випадках складе:

  • південний захід і південний схід – 5-6%;
  • захід і схід – 18-23%;
  • північний захід і північний схід – 35-50%;
  • північ – 70% і більше.

При установці системи панелей з відхиленням від ідеального азимута більш, ніж на 30%, монтаж її недоцільний.

Природний кут нахилу до сонця

Другий найважливіший фактор – оптимальний кут нахилу сонячної батареї стосовно Сонця. Власне добове обертання Землі викликає зміну видимого розташування світила на небі протягом усього світлового дня. Влітку сонце, яке переміщується зі сходу на захід, знаходиться над горизонтом довше і вище, взимку – навпаки. Інакше кажучи – рухається по дузі різної довжини та висоти.

Щоб зберігати точну та оптимальну орієнтацію в режимі реального часу, вся група панелей повинна постійно повертатися. Такий розворот можуть забезпечити спеціальні поворотні системи – трекери. Для СЕС малої потужності їх придбання економічно невигідно, і тому найбільш доступним варіантом для приватного використання є варіант:

  • розташовувати нерухому групу батарей під одним і тим же оптимальним кутом в 30-35 градусів;
  • для частково рухомої системи змінювати нахил батарей тільки двічі на рік – зменшувати кут на 10-15 градусів влітку і збільшувати на ту ж величину взимку.

Важливо! Якщо ви вирішили використовувати трекери, витрати на їх покупку і монтаж не повинні перевищувати 40% вартості батарей для двовісних моделей, і 30% – для одновісних. Це пов’язано з можливостями трекера по підвищенню ефективності системи.

Яка повинна бути конструкція даху?

Третім важливим фактором є природний нахил скатів до горизонту. Зазвичай кут нахилу даху для сонячних батарей на широті України в більшості приватних будинків близький до необхідних цифр в 30-40 градусів. Але для дуже крутих схилів і плоских дахів рекомендується застосовувати кріплення панелей на кронштейни.

Задовільний нахил отримати іншим способом не вдасться, а при ігноруванні даного питання втрати потужності виявляться занадто великими.

Чи впливає регіон на продуктивність СЕС?

Четвертим фактором впливу на продуктивність СЕС є її розташування в тому чи іншому регіоні. Заведено вважати, що ефективність батарей тим вище, чим південніше знаходиться місце їх розміщення. Це так лише частково, оскільки свою частку в інсоляцію вносить клімат. Наприклад, географічна широта деяких українських областей така:

Область Широта
Крим 44-45°
Одеська, Миколаївська, Херсонська 46°
Запорізька 47°
Київська, Кіровоградська, Закарпатська 48°
Вінницька, Полтавська, Тернопільська 49°
Сумська, Житомирська, Харківська 50°
Сумська, Чернігівська 51°

Але клімат в східних регіонах України в цілому більш сонячний, ніж в західних областях. А в Закарпатті, оточеному горами, похмурих днів менше, ніж в Києві. Тому однаковий кут нахилу і технічні характеристики сонячних батарей, розмішені в Ужгороді, дадуть приблизно на 10% більше річної генерації на СЕС в Кропивницькому (хоча широта розташування міст та сама). А середньорічна сонячна інсоляція в Харківській області на 12-14% вище, ніж в Сумах.

Яку роль відіграє погода і сезон?

Найбільше довгостроковий вплив на вироблення системою електроенергії вносить сезон. Влітку день удвічі довше, а Сонце стоїть вище. Тому батарея однієї і тієї ж потужності в червні дає приблизно в 5 разів більше енергії, ніж в грудні.

За стандартним, хоча і трохи усередненим розрахунком оптимальний кут нахилу сонячних батарей для заміського будинку практично у всіх українських областях наступний:

  • з травня по липень – 33 °;
  • з серпня по жовтень – 44 °;
  • з листопада по січень – 51 °;
  • з лютого по квітень – 44 °.

За можливості встановлювати кут вручну, за допомогою зміни висоти кронштейнів, фахівці радять робити це не менше двох разів на рік – наприкінці весни і наприкінці осені. Якщо такої можливості немає – оптимальний кут нахилу повинен збігатися з географічною широтою місцевості.

Залежність від напівпровідників, використаних в батареях

На даний момент ККД панелей, в залежності від застосовуваних у них напівпровідників, для кращих заводських моделей становить:

  1. Монокристалічний кремній – 20-22%;
  2. Полікристалічний кремній – 17-19%;
  3. Аморфний кремній – 6-7%;
  4. Телурид кадмію – 14-18%;
  5. Сульфіди індію і германію – 16-20%.

На перший погляд, у кремнієвих систем немає альтернативи – їх ККД вище, а вартість самих панелей менше. Але проблема полягає в тому, що зазначена виробниками ефективність розраховується для строго визначених фізичних умов. Ними є температура 25°C і максимальний рівень освітленості в полудень – тобто передбачається відсутність хмарності і пряме попадання потоку випромінювання на осередки під кутом 90 ° з південного напрямку. Однак такі умови – та й то з великою натяжкою – характерні американській Каліфорнії, Саудівській Аравії або центральній Австралії. Але в Україні хмарно з проясненнями – не рідкість. Так само як і відсутність у котеджа або дачі достатньої площі скатів дахів, спрямованих на південь або з невеликим відхиленням від нього.

Кращим рішенням у таких ситуаціях є придбання сонячних панелей на основі телуриду кадмію. Цей матеріал в рази ефективніше, ніж кремній, при похмурій погоді, розсіяному світлі, а також в ранкові та вечірні години. Для гібридних плівок даного типу кут нахилу сонячних батарей менш важливий, оскільки у них дуже великий коефіцієнт поглинання. Купити такі тонкоплівкові сонячні панелі в Україні можна у компанії Green Tech Trade (офіційного дилера і представника в Україні американського гіганта First Solar).

Професійна і самостійна установка СЕС

На численних сайтах в інтернеті пропонуються найрізноманітніші інструкції по збірці та монтажу СЕС самостійно. Зробити приблизні розрахунки потужностей, вартості та набору необхідного обладнання для фахівця з електротехнічною освітою та навичками цілком під силу. Так само, як і вирахувати необхідний кут нахилу сонячних батарей при збірці та установці системи своїми руками.

Однак братися за таку роботу без залучення професіоналів досить ризиковано. У кращому випадку ККД такої системи обов’язково виявиться нижчим розрахункового, оскільки для врахування всіх нюансів розробки проекту і монтажу потрібна компанія з профільним досвідом в даній сфері діяльності. У гіршому – найменша помилка або неврахована дрібниця може привести до збоїв і поломки дорогого устаткування.

Проект СЕС під ключ від компанії Green Tech Trade гарантує 25 років максимально ефективної роботи системи і її професійне обслуговування.