Зимние проблемы солнечных батарей

Дата публикации: 12 ноября 2013

С чем у нас у всех ассоциируется солнце? Конечно, с летом. Но помимо этого времени года существуют еще и другие, когда солнечная активность снижается, особенно это заметно зимой, об этом и пойдет речь в сегодняшней статье, а точнее о том, обосновано ли использование солнечных батарей в это время года. Какова их эффективность? И какие проблемы ожидают тех, кто в качестве источника энергии использует солнечное излучение.

2 основные проблемы, с которыми Вам неизбежно придется столкнуться:

  1. Налипший на поверхность панелей снег.
  2. Уменьшение производительности.

Подробнее о каждой из них в следующих разделах.

Какая же зима без снега…

Рисунок 1. Солнечная панель, установленная на стену домаХорошо тем, кто проживает в южных районах нашей необъятной Родины, там снега выпадает в гораздо меньших объемах, поэтому и вопрос очистки солнечных панелей от снежных наносов у них стоит менее остро. А как быть тем, кто проживает, к примеру, в Сибири? Им, конечно, значительно сложнее. Ведь очищать от снега СБ, непременно, придется, иначе о вырабатываемой электроэнергии можно будет забыть.

Пассивная борьба с налипшим снегом состоит в выборе места и правильной установке. Руководствуйтесь следующим правилом: устанавливать панели следует по возможности в вертикальное положение (на стены дома либо на специальные столбы) на хорошо продуваемом пространстве (рисунок 1). Если же все-таки небольшое количество снега скопилось на панелях, то их очистка может проводиться обычной половой щеткой. На рисунке 2 приведены примеры установки солнечных панелей вертикально и под углом в 60°. Разница очевидна.

Рисунок 2. Панели, установленные вертикально и под углом Интересную систему для решения рассматриваемой проблемы разработала одна канадская компания. Ее действие основано на силе ветра и так называемом эффекте Вентури. В состав конструкции входят 4 солнечные батареи и устройство, предназначенное для усиления воздушного потока. Воздух, проходя через сужающиеся трубки, ускоряется и сдувает снег с поверхностей панелей. Все достаточно просто и эффективно. Единственный минус: при установке батарей в «мертвой» зоне, где нет ветра, эффективность описанной конструкции будет минимальной. Использовать зимой подобную систему самоочистки можно как для солнечных батарей, генерирующих электроэнергию, так и для солнечных нагревателей воды, воздуха и других аналогичных системы (рисунок 3).

Рисунок 3. Панели с эффектом ВентуриЕсли же осадков в Ваших широтах выпадает минимальное количество, то проблемы налипшего снега удастся избежать. Ведь в процессе работы любых солнечных батарей происходит их нагрев, и оттаивание панелей будет происходить само по себе. Получается, что недостаток СБ в летнее время превращается в ее достоинство зимой.

Но выпавший снег является помехой лишь тогда, когда накапливается на самих панелях. В других же случаях, это скорее плюс, чем минус, ведь он обладает высокой отражающей способностью, так что количество рассеянного излучения повышается, а поликристаллические батареи отлично воспринимают не только прямой свет, но и рассеянный.

Короткие зимние дни – проблема №2

Производительность панелей зависит от количества солнечной энергии, но как быть, когда дни становятся все короче и короче. В этом и заключается вторая проблема использования солнечных систем зимой – насколько эффективно они работают в этот период времени? Давайте разбираться вместе.

Как показывает практика и проводимые исследования, производительность солнечных систем с сокращением светового дня снижается в 1,5-2 раза.

Рисунок 4. Карта России по зонам производительности СБ

На рисунке 4 зеленым цветом отмечены те районы, в которых отдача батарей снижается в несколько раз в период с ноября по январь. Поэтому рекомендуют заранее заняться вопросом наращивания мощности установленных СБ либо позаботиться о дополнительных источниках энергии (ветрогенераторы, миниэлектростанции).

На количество вырабатываемой энергии влияет угол наклона панелей. Это объясняется так называемыми сезонными вариациями. В зимний период времени солнце не достигает того же угла, как в летний. Поэтому и углы наклона панелей должны быть различны. Так зимой для максимального эффекта он должен быть равен значению широты района плюс 10-15°. А вот летом, наоборот, минус 10-15°. В идеале следует предусмотреть возможность смены положения батарей, в противном случае выбирайте угол, значение которого располагается примерно посередине между летним и зимнем.

Более наглядно продемонстрировать разницу в инсоляции помогут данные из таблицы 1.

Таблица 1

Месяц Панель, расположенная горизонтально Панель, расположенная вертикально Панель, расположенная под углом 40°
Январь 16,4 21,3 20,6
Февраль 34,6 57,9 53,0
Март 79,4 104,9 108,4
Апрель 111,2 93,5 127,6
Май 161,4 108,2 166,3
Июнь 166,7 100,8 163,0
Июль 166,3 108,8 167,7
Август 130,1 103,6 145,0
Сентябрь 82,9 86,5 104,6
Октябрь 41,4 58,1 60,7
Ноябрь 18,6 38,7 34,8
Декабрь 11,7 25,8 22,0
Сумма за год 1020,7 908,3 1173,7

В таблице представлены данные для широты 55,7° в г. Москва. Естественно, для городов, например, в Сибири эти показатели будут иными, но разница в среднем не изменится, то есть максимум энергии зимой Вы получите при вертикальном расположении панелей, а летом – при горизонтальном.

Подходите с умом, как к выбору оборудования, так и к его установке. Продумывайте каждую деталь, ведь, порой, незначительная, на Ваш взгляд, мелочь, может увеличить или уменьшить производительность солнечной системы в разы.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Работа солнечного коллектора при -19 мороза:

Наверх