Сонячні батареї – це модуль зі спеціальними фотоелементами, за допомогою яких відбувається захоплення сонячного світла та перетворення його на енергію. Термін служби сонячних панелей може досягати 50 років, в результаті чого ви зможете самостійно забезпечувати свій будинок електроенергією. Проте головний принцип роботи панелей – це генерація струму під впливом сонця. Що робити у зимову пору року? Як працює сонячна станція взимку і чи можна отримувати достатню кількість електроенергії?
Наскільки ефективно використання сонячних батарей узимку
Сонячні батареї працюють лише при потраплянні на них сонячного світла. У зв’язку з тим, що тривалість світлового дня взимку скорочується і кількість похмурих днів більша, то панелі вже не можуть виробляти однакову кількість енергії. Залежно від регіону продуктивність сонячних батарей може зменшуватися до 5 разів. Чим на південь знаходиться ваше місце розташування, тим менш відчутною буде різниця в кількості електроенергії.
Для більшого розуміння візьмемо стандартний набір електроприладів, якими ми користуємося день у день – телевізор, холодильник, комп’ютер, дві-три лампи. Влітку забезпечення цих потреб потрібно трохи більше 1кВт електрики. Якщо порахувати, це 4 батареї по 250 Вт. Для такого ж завдання взимку буде потрібно або збільшити кількість панелей на 2 штуки або купити спочатку більш потужні, які будуть виробляти мінімум 2 кВт. І ця умова дотримується лише у разі дотримання всіх правил використання сонячної системи – вона повинна бути очищена від снігу, бруду, пилу та дотримано кута нахилу батарей. Якщо модулі взимку засипані снігом, то електроенергію вони взагалі не генеруватимуть.
Принцип роботи панелей
Те, що сонячним батареям необхідне для роботи сонячне світло, це так, але багато хто помиляється і вважають, що влітку вони виробляють більше струму, ніж в зимовий день. Сенс ефективності батарей полягає в захопленні та перетворенні сонячного світла, і яка температура на вулиці не має значення. Навпаки, якщо вони сильно перегріваються за високих температур понад 25 градусів, то ККД знижується. Тому яскравий сонячний день з низькою температурою – це ідеальні умови для роботи панелей якраз взимку.
Відразу хочеться відзначити, що у похмурі дні, якщо через хмари проникають сонячні промені, батареї теж працюють, проте ефективність їх буде в рази меншою. Такі випадки, що система протягом дня зовсім не виробляє струм, зустрічаються вкрай рідко. Слід лише врахувати такий важливий чинник: взимку сонце завжди низько, а отже, промені не потрапляють на панелі перпендикулярно і долають товщу атмосферного шару, через що багато енергії розсіюється, у результаті знову падає ККД.
Робота системи у зимовий час
У зимовий час сонячна система потребує дотримання певних правил, які зможуть зберегти показник ефективності на належному рівні. Отже, що робити?
Навіщо сонячній батареї потрібний запас по напрузі
Акумулятор є обов’язковою частиною сонячної станції. У його функцію входить накопичення та збереження виробленої енергії протягом дня або кількох днів з метою використання її в нічний час доби, у похмуру погоду, внаслідок внутрішнього опору сонячного елемента. Запас за напругою також потрібний для забезпечення незнижувального рівня зарядки акумулятора – не менше 14,4 В – і виключає ризик просадки напруги, коли модуль видає максимальну потужність.
Ще один момент, який може створити проблеми у роботі сонячної системи – це струм короткого замикання. Цей процес пов’язаний зі зростанням освітленості, особливо в похмуру погоду або в зимовий час, а внаслідок відсутності запасу напруги це може призвести до зниження потужності батареї та погіршення якісних показників акумулятора, а в зимовий час якраз ризик подібної ситуації виникає найчастіше. Щоб убезпечити акумулятор від повного розряду, необхідно підключити напівпровідниковий діод із односторонньою провідністю. Він виконує функцію проведення струму лише в одному напрямку – від сонячної батареї до акумулюючого пристрою.
Робота сонячних панелей взимку
Вибір контролера
Щоб у періоди слабкої сонячної радіації використовувати накопичену енергію, знадобиться як акумулятор, а й контролер. До якісних сучасних контролерів можна віднести 2 види:
- PWM – із широтно-імпульсною модуляцією.
- MPPT – зі стеженням за точкою максимальної потужності.
Перший варіант більш простий та доступний. Це пов’язано з його окремими недоробками в системі, він недовикористовує зайву напругу, наприклад, коли високий показник потужності батареї і хороше сонячне освітлення. А ось другий варіант – MPPT контролер – здатний знизити зайву напругу навіть за значного підвищення струму, зберігаючи при цьому потужність панелі. Тобто він виступає ланкою, що балансує, між батареєю і акумулятором. Він забезпечує оптимальне навантаження і тим самим виключає ризик виходу системи з ладу. З його допомогою можна отримати максимальну потужність від панелей при яскравому освітленні, але в дні з низьким показником сонячної радіації переваги MPPT-контролера не реалізуються.
Зміна кута нахилу в залежності від сезону
Для того щоб підтримувати максимальну ефективність у роботі сонячних батарей, необхідно змінювати їх кут нахилу в залежності від пори року – взимку він менший, і промені сонця вже не потрапляють на поверхню модулів перпендикулярно. Деякі використовують універсальні розрахунки кута нахилу на цілий рік (середнє значення між літом та взимку). При такому становищі досягти найвищих показників не виходить, але можна підтримати необхідний обсяг вироблення електроенергії.
Якщо ви намагаєтеся дотримуватись правил і змінювати кут нахилу, тоді з приходом зими модулі слід встановити з кутом 10-15 градусів. У районах із сильними снігопадами деяким доводиться встановлювати панелі зовсім вертикально, оскільки сніг налипає на панелі і не дає проникнути сонячним променям для генерації енергії. Незалежно від того, чи часто випадає сніг чи ні, ви повинні постійно стежити за чистотою поверхні модулів, а ось поблизу розташування сонячних батарей його можна не зчищати. Навпаки, сніг охолоджуватиме модулі і цим не даватиме падати ефективності. Крім того, навколишній панелі сніг має відбивну властивість, в результаті чого модулями захоплюється більше світла і збільшується продуктивність.
Які сонячні батареї краще працюють узимку
Якщо оцінити показники панелей у різні пори року, то найкраще проявляють себе полікристалічні. Вони здатні видавати більшу ефективність при розсіяному світлі та в похмуру погоду, коли промені пробираються крізь хмари. Це з їх особливою будовою, саме: кристали кремнію орієнтовані хаотично, тобто, навпаки, у літні сонячні дні видають на 2-3% ефективності менше, а зимовий час чи похмуру погоду більше, ніж монокристаллические. Також важливо підібрати правильні кріплення для сонячних панелей, які дозволять вибрати правильний кут нахилу.
Ідеальним варіантом панелей будь-якої пори року є модулі, які можуть переробляти як інфрачервоне випромінювання, так і ультрафіолетове. Це окремий перспективний напрямок у сфері сонячних батарей, який поки що не поставлений на конвеєр і не доступний у масовому споживанні. Проте з кожним днем ведеться робота, яка дозволить найближчим часом запустити у продаж такі види модулів та отримувати високий ККД навіть у зимовий час.
