КПД солнечных электростанций: что это и расчет

как рассчитать кпд солнечных электростанций фото
КПД солнечных электростанций: что это и расчет

Основной критерий, характеризующий эффективность эксплуатации солнечных батарей в частности и любого оборудования в целом – это коэффициент их полезного действия, или, сокращенно, КПД. Значение это измеряется в процентах и определяется изготовителем для определенных стандартных условий (температура, влажность, уровень инсоляция, наклонность по азимуту и т.д.) в процессе производства. Но не все понимают, откуда берутся эти показатели и как правильно их рассчитать.

Что же такое КПД солнечных электростанций?

КПД солнечных электростанций – это соотношение количества выработанной системой электрической энергии к величине солнечного излучения, попадающего на панель. Показатель измеряется в процентах. Эффективность использования СЭС преимущественно определяется материалом, из которого изготовлены фотоэлементы, а также качеством сборки.

Основные разновидности фотоэлементов и их КПД (при идеальных условиях освещенности):

  • монокристаллические – 20-22 %;
  • поликристаллические – 15-20 %;
  • из аморфного кремния – 5-7 %;
  • тонкопленочные на теллуриде кадмия – 16% (четвертое поколение), 18% (шестое поколение);
  • тонкопленочные на основе сульфидов индия/меди/галлия/селена – до 20% (последнее поколение).

Тонкопленочные батареи (при расчете эффективности в среднем за год) на 20% прибыльнее кремниевых моделей. Наибольшей эффективностью отличаются полупроводниковые батареи на базе последовательного многослойного напыления слоев меди, индия, галлия и селена (CIGS), а также теллурида кадмия (CdTe). В Украине такие панели устанавливает компания Green Tech Trade – официальный дилер компании-производителя First Solar.

Современные разработки позволяют значительно увеличить эффективность использования СЭС. Ученые активно работают над методом многослойности и комбинирования новых материалов. Также разработаны поворотные трекеры с автоматическим регулированием. Сейчас КПД батарей для солнечных электростанций, используемых в космической отрасли, достигает 40 %. Но такие модули дорогие, поэтому для частных домов не применяются. В опытных лабораторных образцах рекордом является 47% эффективности, хотя до теоретически возможного предела в 85-87% пока еще далеко.

Как рассчитать КПД в использовании СЭС?

Завод-производитель в технической документации указывает коэффициент полезного действия собранного модуля и отдельных фотоэлементов. Значения формируются при стандартных условиях. Обычно показатели инсоляции составляют 1000Вт/м², а температура элементов – 25ºC. Именно поэтому на практике КПД оказывается ниже или выше заявленных значений, в зависимости от условий эксплуатации.

Производители с хорошей репутацией тестируют каждую батарею после сборки, а результаты исследования прикладывают к панели. Так удается подтвердить качество выпускаемой продукции. Характеристики каждого модуля будут уникальными, даже если они имеют одинаковый размер и сделаны из идентичных материалов, поэтому в роли показателя КПД используется среднее значение.

Как рассчитать эффективность эксплуатации солнечных панелей – КПД = Pсб/Sсб/10, где:

  • Pсб – производительность батареи;
  • Sсб – площадь модуля.

Параметры отдельных фотоэлементов оказываются выше, чем батареи в целом, так как между деталями находится небольшое расстояние, которое никак не задействовано в выработке электроэнергии. К тому же детали в большинстве случаев уложены в корпус, который увеличивает площадь батареи и уменьшает эффективность использования модуля.

Факторы, которые влияют на производительность КПД

На КПД солнечной электростанции влияют погодные условия, температура, затененность участка, чистота поверхности модуля. В идеале лучи должны падать на панель под прямым углом, важно не допускать перегревания и запыления фотоэлементов. Правильная установка – еще один залог эффективной работы батареи.

Большинство этих факторов нивелируются при использовании тонкопленочных монокристаллических панелей на основании теллурида кадмия. Батареи способные перерабатывать рассеянный свет, что обеспечивает более высокий средний КПД на протяжении достаточно длительно периода. Также отсутствует необходимость в монтаже модулей под определенным углом строго на юг. Тень, пыль, пасмурная погода по-прежнему оказывает негативное влияние на производительность панелей, но оно на 60-70% ниже, чем у кремниевой «классики».

КПД солнечных электростанций – итоги

При расчете КПД учитывается солнечная инсоляция, мощность солнечной электростанции, площадь модуля. Правильный расчет и установку панелей First Solar проведут для вас специалисты компании Green Tech Trade (официальный представитель американской фирмы-изготовителя). Организация реализует тонкопленочные монокристаллические батареи на основе теллурида кадмия. Детальней ознакомиться с услугами и ценами можно на сайте компании.