Натурные испытания оптимального угла установки СБ

Оптимальный угол установки солнечной батареи для максимальной выработки энергии в северных широтах

Источник. Перевод «Ваш Солнечный Дом».
Ссылка при копировании обязательна

Очень часто владельцы солнечных батарей задаются вопросом — а под каким углом их нужно устанавливать для того, чтобы получить максимальное количество энергии от солнечных панелей в нашем климате. Мы нашли статью об исследовании зависимости выработки энергии солнечными панелями в зависимости от угла их установки, которые были проведены в Канаде, в Северной Альберте. Широта местности (53-57 градусов с.ш.) примерно совпадает с широтой Москвы, климат также примерно такой же, поэтому можно использовать данные исследования при определении оптимального угла установки солнечных батарей.

 

Испытательная солнечная батарея

Солнечная батарея разработана и установлена в Институте технологий Северной Альберты (NAIT) с целью получения достоверной информации об оптимальном угле установки солнечных батарей для проектировщиков солнечных электростанций и для всех, кто устанавливает солнечные батареи.  Исследовалось влияние угла установки солнечных панелей и количества снега на солнечных панелях на производительность солнечной электростанции.

Испытательный стенд установлен на крыше NAIT и состоит из 6 пар солнечных панелей. Основной кампус NAIT находится по адресу 11762 106 Street NW, Edmonton, Alberta. 

Характеристики эталонной солнечной батареи:

  • Солнечная батарея имеет 100% доступ к солнечному свету (нет деревьев и зданий, затеняющих солнечную батарею)
  • Модули ориентированы точно на юг и установлены на широте 53°
  • Каждая пара модулей установлена под различным углом от 14° до 90°
  • Снег удалялся с западной (левой) стороны каждый раз после окончания снегопада
  • Фотографии сделаны непосредственно перед и сразу же после очистки от снега
  • Микроинверторы записывали состояние работы каждые 5 минут. Записывались параметры: время, напряжение переменного тока, напряжение постоянного тока, постоянный ток, температура инвертора и выработка мощности инвертором.

Четыре угла наклона были выбраны потому, что они являются популярными углами наклона скатов крыш (14°, 18°, 27°, 45°).  Дополнительно были выбраны углы 53° (широта местности Эдмонтона) и  90° (вертикальная установка на стене).

Конструкция испытательной солнечной батареи.

Начиная с 2012 года расчистка солнечных батарей от снега проводилась в среднем 24 раза за зимний сезон. Расчищались панели на западной стороне. Наиболее удобным инструментом для расчистки оказался 2-метровый автомобильный скребок-щетка. Телескопическая рукоятка щетки исключает необходимость в лестницах и повышает безопасность при проведении работ.

                         До расчистки от снега

                      После очистки от снега

 

Выводы о влиянии угла наклона и снега

См. ниже ссылку на приложенный отчет с последними данными

Следующие выводы можно сделать по результатам обработки данных от солнечной батареи.

Влияние снега

При повышении угла наклона повышается способность к естественной очистке от снега. При угле 90° снега на панелях нет в течение 99.5% зимы. При снижении угла наклона с 53° до 14° замечается увеличивающаяся разница в выработке энергии между очищенными и неочищенными от снега модулями.

Стоит ли чистить от снега модули для повышения производительности солнечных панелей?

Испытательная СБ продемонстрировала, что очистка панелей дает прибавку в выработке энергии от  0.85% до 5.31% в зависимости от угла наклона.

Обычно владельцы соединенных с сетью систем не чистят модули в течение зимы. Это поведение зависит от типа системы; при наземном монтаже очищать СБ от снега легче, чем в случае с крышной солнечной батареей.

Владельцы автономных солнечных электростанций обычно чистят регулярно свои СБ от снега, однако это обычно решение, которое принимает владелец самостоятельно. 

Каков оптимальный летний угол наклона?

  • Угол наклона 27° показал максимальную производительность СБ в период с 1 апреля по 30 сентября
Оптимальный угол наклона (лето)
Месяц Оптимальный угол наклона(°)
Апрель 45
Май 18
Июнь 18
Июль 18
Август 27
Сентябрь 53

Каков оптимальный зимний  угол наклона?

  • Угол наклона 53° показал максимальную производительность СБ в период с 1 октября по 31 марта при условии очистки снега
  • Уголы наклона 90° и 53° показали максимальную производительность СБ в период с 1 апреля по 30 сентября без очистки снега.
Оптимальный угол наклона (зима)
Месяц Оптимальный угол наклона (°)
Октябрь 53
Ноябрь 90
Декабрь 90
Январь 90
Февраль 53
Март 53

Каков оптимальный угол наклона для года?

  • за год СБ с углом наклона  53° генерировала максимум энергии при условии очистки панелей от снега
  • за год СБ с углом наклона  53° генерировала максимум энергии без очистки панелей от снега

В автономной системе с солнечными батареями лучше всего менять угол наклона 2 раза в год во время весеннего и осеннего равноденствия. Конечно, решение по регулярному изменению угла наклона СБ принимает владелец системы электроснабжения.

Влияние очистки от снега на производительность солнечных панелей. Данные с 1 апреля 2012 по 7 марта 2015
Угол наклона (°) Увеличение выработки
при очистке от снега (%)
14 5.28
18 5.31
27 4.14
45 1.99
53 1.63

Дополнительные факторы, которые надо учитывать:

  • Опасность проведения работ зимой на крыше
  • Во время теплых солнечных периодов зимой снег тает и слезает с панелей. Интенсивность этого процесса зависит от угла наклона панелей.
  • Зимой в месяцы с максимальным снегом приход солнечной радиации минимальный, высота солнца над горизонтом также минимальная и света тоже меньше всего.

Предсказание производительности

Испытательная солнечная батарея NAIT показала разницу в производстве энергии в 17% в течение первой и второй зимы. Это показывает, что выработка энергии бывает существенно разной от года к году. Этот проект позволит получить более достоверные статистические данные по мере накопления истории наблюдений в последующие годы.

Показатели: Наиболее интересные цифры за 2013-2014

  • Пиковая мощность одного модуля  = 226 Вт
  • Пиковая выработка энергии за один день одним модулем = 1.82 кВт*ч 27 мая при угле наклона 18°
  • Пиковая месячная выработка энергии солнечной батареей = 442 кВт*ч в мае 2013
  • Самая низкая температура за время наблюдений = -31°C 6 декабря 2013
  • Самая высокая температура инвертора  = 46°C 2 июля 2013

Для дополнительной информации см. приложенный отчет Northern Alberta Institute of Technology Solar Photovoltaic Reference Array Report – March 31, 2015. Project funded by NAIT and the City of Edmonton.

См. текущие и исторические данные по работе системы. (online мониторинг работы системы, можно посмотреть текущие данные измерений; учтите разницу во времени с Канадой!)

Reference: Northern Institute of Technology (Tim Matthews). (2014). Solar photovoltaic reference array report. Alternative Energy Program. Last update: August 18, 2015

Приложение: 

PDF icon NAIT Reference Array Report (на англ.)

Эта статья прочитана 1493 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000
    Угол наклона  и направление солнечных батарей Солнечные панели наиболее эффективно работают, когда они направлены на солнце и их поверхность перпендикулярна солнечным лучам. Солнечные панели обычно располагаются на крыше или поддерживающей конструкции в фиксированном положении и не могут следить за положением…
  • 10000
    Каркасные системы для монтажа солнечных модулей При покупке солнечных модулей неизменно возникает вопрос о месте и способе их установки. В большинстве случаев фотоэлектрические модули устанавливаются на крышу. При этом модули не обязательно монтировать на крышу жилого дома, для этого подойдут…
  • 10000
    Расчет фотоэлектрической системы Ниже приведен простой пошаговый метод расчета фотоэлектрической системы (ФЭС). Этот метод поможет Вам определить требования к системе и выбрать необходимые Вам компоненты системы электроснабжения. Расчет системы состоит из 4-х основных этапов: Определение нагрузки и потребляемой энергии Определение…
  • 10000
    Ориентация солнечных панелей Только малая доля солнечного излучения достигает поверхности земли 1.прямая  2.поглощение   3.отражение  4.непрямая Солнечный свет проходит свой путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть свет а преломляется, а часть достигает земли по прямой линии.…
  • 10000
    Как правильно выбирать солнечные элементы и модули В первую очередь, нужно обратить внимание на технические параметры солнечного модуля. Основные из них перечислены ниже. Также, нужно проверить качество изготовления и отсутствие визуальных дефектов на солнечных элементах, стекле, защитной пленке и раме…
  • 10000
    Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации Ниже приведены данные по приходу солнечной радиации для некоторых городов России. Дополнительно можно посмотреть метео данные по следующим ссылкам метеоданные в плоскости Земной поверхности в данный момент, в том числе мощность солнечного излучения,…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *