Оптимальный угол установки солнечной батареи для максимальной выработки энергии в северных широтах
- 1 Испытательная солнечная батарея
-
2
Выводы о влиянии угла наклона и снега
- 2.1 Влияние снега
- 2.2 Стоит ли чистить от снега модули для повышения производительности солнечных панелей?
- 2.3 Каков оптимальный летний угол наклона?
- 2.4 Каков оптимальный зимний угол наклона?
- 2.5 Каков оптимальный угол наклона для года?
- 2.6 Предсказание производительности
- 2.7 Показатели: Наиболее интересные цифры за 2013-2014
- 2.8 Приложение:
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. 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.
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
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.
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.
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
Эта статья прочитана 24963 раз(а)!
Продолжить чтение
- 10000
- 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
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,…
- 61
Угол наклона и направление солнечных батарей 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? Солнце двигается…