Какой оптимальный угол наклона солнечной батареи в Украине?

Оптимальный угол наклона солнечной батареи фото
Какой оптимальный угол наклона солнечной батареи в Украине?

Основой любой классической СЭС являются солнечные батареи. Они состоят из определенного количества жестких, полужестких или гибких панелей, смонтированных в единую схему. Полупроводниковые материалы в фотоэлектрических ячейках преобразуют солнечное излучение в электрический ток. И КПД системы в целом во многом зависит от того, как расположены по отношению к Солнцу рабочие поверхности батарей.

Угол наклона солнечных батарей: точные показатели

Первым фактором влияния на производительность является азимут, или угол наклона солнечных батарей по отношению к стороне света. В идеальном случае панели должны быть сориентированы на географический юг. Погрешность от магнитного «юга», на который указывает стрелка компаса, на широте Украины составляет около 7-8 градусов.

Если СЭС монтируется на земле, придать батареям нужный азимут не составляет труда. Если крыши зданий не имеют скатов, сориентированных настолько точно, допускается размещение системы в направлениях, близких к оптимальному показателю. Потеря эффективности в таких случаях составит:

  • юго-запад и юго-восток – 5-6%;
  • запад и восток – 18-23%;
  • северо-запад и северо-восток – 35-50%;
  • север – 70% и более.

При установке системы панелей с отклонением от идеального угла наклона более, чем на 30%, монтаж ее нецелесообразен.

Естественный угол наклона к солнцу

Второй важнейший фактор – оптимальный угол наклона солнечной батареи по отношению к Солнцу. Собственное суточное вращение Земли вызывает изменение видимого расположения светила на небе на протяжении всего светового дня. Летом солнце, которое перемещается с востока на запад, стоит над горизонтом дольше и выше, зимой – наоборот. Иначе говоря – движется по дуге разной длины и высоты.

Чтобы сохранять точную и оптимальную ориентацию в режиме реального времени, вся группа панелей должна постоянно поворачиваться. Такой разворот могут обеспечить специальные поворотные системы – трекеры. Для СЭС малой мощности их приобретение экономически невыгодно, и потому наиболее доступным вариантом для частного использования является вариант:

  • располагать неподвижную группу батарей под одним и тем же оптимальным углом в 30-35 градусов;
  • для частично подвижной системы изменять наклон батарей только дважды в год – уменьшать угол на 10-15 градусов летом и увеличивать на ту же величину зимой.

Важно! Если вы решили использовать трекеры, затраты на их покупку и монтаж не должны превышать 40% стоимости батарей для двухосевых моделей, и 30% — для одноосевых. Это связано с возможностями повышения трекерами эффективности системы.

Какая должна быть конструкция крыши?

Третьим важным фактором является естественное наклонение скатов к горизонту. Обычно угол наклона крыши для солнечных батарей на широте Украины в большинстве частных домов близок к требуемым цифрам в 30-40 градусов. Но для очень крутых скатов и плоских крыш рекомендуется применять крепление панелей на кронштейны.

Удовлетворительный угол наклона получить иным способом не удастся, а при игнорировании данного совета потери мощности и КПД окажутся слишком большими.

Влияет ли регион на производительность СЭС?

Четвертым фактором влияния на производительность СЭС является ее расположение в том или ином регионе. Принято считать, что эффективность батарей тем выше, чем южнее находится место их размещения. Это верно лишь отчасти, поскольку свою долю в инсоляцию вносит климат. Так, географическая широта некоторых украинских областей такова:

Область Градусы северной широты
Крым 44-45°
Одесская, Николаевская, Херсонская 46°
Запорожская 47°
Киевская, Кировоградская, Закарпатская 48°
Винницкая, Полтавская, Тернопольская 49°
Сумская, Житомирская, Харьковская 50°
Сумская, Черниговская 51°

Но климат в восточных регионах Украины в целом более солнечный, чем в западных областях. А в Закарпатье, окруженном горами, пасмурных дней меньше, чем в Киеве. Поэтому одинаковый
угол наклона и технические характеристики солнечных батарей, размешенных в Ужгороде, дадут примерно на 10% большую годовую выработку СЭС, чем на той же широте в Украине в Кропивницком. А среднегодовая солнечная инсоляция в Харьковской области на 12-14% выше, чем в Сумах.

Какую роль играет погода и сезон?

Наибольшее долгосрочное влияние на выработку системой электроэнергии вносит сезон. Летом день вдвое дольше, а Солнце стоит выше. Поэтому батарея одной и той же мощности в июне дает примерно в 5 раз больше энергии, чем в декабре.

Стандартный, хотя и немного усредненный расчет предлагает следующий оптимальный угол наклона солнечных батарей для загородного дома практически во всех украинских областях:

  • с мая по июль — 33°;
  • с августа по октябрь — 44°;
  • с ноября по январь — 51°;
  • с февраля по апрель — 44°.

При возможности устанавливать угол вручную, посредством изменения высоты кронштейнов, специалисты советуют делать это не менее двух раз в год – в конце весны и в конце осени. Если такой возможности нет – оптимальный угол наклона должен совпадать с географической широтой местности.

Зависимость от полупроводника, использованного в батареях

В настоящий момент КПД панелей, в зависимости от применяемых в них полупроводников, для лучших заводских моделей составляет:

  1. Монокристаллический кремний – 20-22%;
  2. Поликристаллический кремний – 17-19%;
  3. Аморфный кремний – 6-7%;
  4. Теллурид кадмия – 14-18%;
  5. Сульфиды индия и германия – 16-20%.

На первый взгляд, у кремниевых систем нет альтернативы – из КПД выше, а стоимость самих панелей меньше. Но проблема заключается в том, что указанная производителями эффективность рассчитывается для строго определенных физических условий. Ими является температура 25°C, и максимальный уровень освещенности в полдень – т.е. предполагается отсутствие облачности и прямое попадания потока излучения на ячейки под углом 90° с южного направления. Такие условия – да и то с большой натяжкой – можно принять соответствующими американской Калифорнии, Саудовской Аравии или центральной Австралии. Но в Украине пасмурная погода – не редкость. Так же как и отсутствие в коттедже или на даче достаточной площади скатов крыш, направленных на юг или с небольшим отклонением от него.

Лучшим решением в таких ситуациях является приобретение солнечных панелей на основе теллурида кадмия. Этот материал в разы эффективнее, чем кремний, при пасмурной погоде, при рассеянном свете, а также в утренние и вечерние часы. Для гибридных пленок данного типа угол наклона солнечных батарей менее важен, поскольку у них очень велик коэффициент поглощения. Купить такие тонкопленочные солнечные панели в Украине можно у компании Green Tech Trade (официального дилера и представителя в Украине американского гиганта First Solar).

Профессиональная и самостоятельная установка СЭС

На многочисленных сайтах в интернете предлагаются самые разнообразные инструкции по сборке и монтажу СЭС самостоятельно. И сделать примерные расчеты мощности, стоимости и набора необходимых элементов специалисту с электротехническим образованием и навыками вполне под силу. Так же, как и высчитать необходимый угол наклона солнечных батарей при сборке и установке системы своими руками.

Однако приниматься за подобную работу без привлечения профессионалов специалисты настоятельно не советуют. В лучшем случае КПД такой системы обязательно окажется ниже расчетного, поскольку для учета всех нюансов разработки проекта и монтажа нужна компания с профильным опытом в данной сфере деятельности. В худшем – малейшая ошибка или неучтенная мелочь может привести к сбоям и поломке дорогостоящего оборудования.

Проект СЭС под ключ от компании Green Tech Trade гарантирует 25 лет максимально эффективной работы системы и ее профессиональное обслуживание.