Натурные испытания угла установки СБ

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 6 января, 2023

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

Очень часто владельцы солнечных батарей задаются вопросом — а под каким углом наклона их нужно устанавливать для того, чтобы получить максимальное количество энергии от солнечных панелей в нашем климате. У нас на сайте есть специальная статья по этому поводу — Угол наклона и направление солнечных батарей. В дополнение к этому материалу мы нашли статью об экспериментальном 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.

Угол установки солнечных панелей на испытательной солнечной батарее
Испытательная установка для выяснения влияния угла установки солнечных панелей на задержание снега и общую выработку электроэнергии

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).

угол установки солнечных панелей при испытаниях

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.

alberta pv before угол установки

                         До расчистки от снега

alberta pv after угол установки

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 установки солнечной батареи?

  • 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.

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

Приложение: 

NAIT Reference Array Report (на англ.)

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

Эта статья прочитана 36072 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000
    Монтажные системы для солнечных батарейКаркасные 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 солнечной электростанцииРасчет фотоэлектрической системы электроснабжения Ниже приведен простой пошаговый метод расчета солнечной электростанции (СЭС). Этот метод поможет Вам определить требования к системе и выбрать необходимые Вам компоненты системы электроснабжения. Расчет фотоэлектрической системы состоит из 4-х основных этапов: Определение нагрузки и потребляемой…
  • 10000
    Как выбрать солнечную батарею и не пожалеть об этом?Как правильно выбирать солнечные элементы и модули Вы собрались купить солнечную батарею? 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,…
  • 10000
    Приход солнечной энергииМесячные 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,…
  • 70
    Угол наклона солнечных батарей и направление на СолнцеКак правильно установить солнечные батареи? Солнечные панели наиболее эффективно работают, когда они направлены на солнце и их поверхность перпендикулярна солнечным лучам. Как определить такое положение солнечных батарей, при котором они будут вырабатывать максимальное количество энергии за день? Какая ориентация солнечных…
  • 59
    Расстояние между рядами солнечных модулей: 6 шагов расчётаКак определить оптимальное расстояние между рядами солнечных панелей? При расположении солнечных панелей рядами они могут затенять друг друга. Какое расстояние между рядами будет оптимальным? Для разных углов наклона солнечных батарей минимальное расстояние между рядами будет разным. Чем больше угол наклона…
Реклама

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *