Сонячні елементи перетворюють сонячне світло на електричну енергію. Щоб цей процес відбувався належним чином, сонячне випромінювання має потрапляти на елементи вертикально. В іншому випадку значна частина енергії втрачається через відбиття. Якщо ваша фотоелектрична система правильно орієнтована, ви можете забезпечити сприятливе освітлення протягом більшої частини року. Це, в свою чергу, є передумовою високої врожайності.
Сонячна фотоелектрична система: оптимізуємо орієнтацію та збільшуємо ефективність
Зверніться за консультацією
Зображення: © Wichien Tepsuttinun / Shutterstock.com
Теми з першого погляду
Орієнтація фотоелектричних модулів має великий вплив на продуктивність системи. Виробництво електроенергії можна максимізувати, вибравши таку орієнтацію і нахил, щоб сонячні промені, багаті енергією, потрапляли на модулі вертикально протягом більшої частини року. Хоча відхилення призводять до втрат, вони не завжди значні. У цьому посібнику ми пояснюємо, яка орієнтація є оптимальною для вашої фотоелектричної системи, наскільки великі втрати при іншій орієнтації і чому ви також повинні звертати увагу на навколишнє середовище.
Чому орієнтація фотоелектрики важлива?
Сонячні елементи генерують найбільше електроенергії, коли сонячне світло падає на їхню поверхню точно вертикально, оскільки тоді віддзеркалення є низьким. Високоенергетичні промені проникають в активовані сонячні елементи, викликаючи потік електроенергії. Оскільки положення сонця змінюється протягом дня, а тривалість світлового дня залежить від пори року, на практиці це завжди питання пошуку компромісу. Відповідно, фотоелектрична система завжди оптимально орієнтована, коли вона генерує найбільше електроенергії протягом року.
Фотоелектрична орієнтація і чому вона важлива
Сонячні елементи генерують найбільше електроенергії, коли сонячне світло падає на їхню поверхню точно вертикально, оскільки тоді рівень відбиття є низьким. Високоенергетичні промені проникають в активовані сонячні елементи, викликаючи потік електроенергії. Оскільки положення сонця змінюється протягом дня, а тривалість світлового дня залежить від пори року, на практиці це завжди питання пошуку компромісу. Відповідно, фотоелектрична система завжди оптимально орієнтована, коли вона генерує найбільшу кількість електроенергії протягом року.
Корисно знати: Місце розташування також є фактором оптимальної орієнтації фотоелектричної системи, оскільки необхідно враховувати шлях сонця. Наприклад, у північних регіонах, як правило, вигідніше встановлювати модулі під більш крутим кутом. У південних районах, однак, кут нахилу фотоелектричної системи повинен бути дещо пологішим.
Азимут і кут нахилу визначають орієнтацію фотоелектричної системи
З технічної точки зору, ми використовуємо два значення при прийнятті рішення про встановлення фотомодулів. Одне з них - це кут азимута. Він визначає сторони світу в градусах, причому орієнтація на південь відповідає значенню нуль градусів (у північній півкулі). Для західної або східної орієнтації відхилення становить 90 градусів, тоді як північна орієнтація має азимут 180 градусів.
Другою важливою величиною є нахил або кут установки модулів. Він також виражається в градусах і дорівнює нулю, коли сонячні модулі лежать на землі. Якщо фотоелектрична система підвішена вертикально на фасаді або балконі, то кут нахилу становить 90 градусів.
Оптимальний напрямок сторін світу для вашої фотоелектричної системи
Якщо ви шукаєте оптимальну орієнтацію для вашої фотоелектричної системи, найвища продуктивність досягається, коли модулі спрямовані на південь (нуль градусів). Це стосується, зокрема, систем з повним підключенням до електромережі та систем, в яких на додаток до сонячних модулів встановлений накопичувач енергії. Якщо ви не плануєте встановлювати накопичувач, але хочете споживати якомога більше електроенергії самостійно, орієнтація зі сходу на захід також може бути доцільною. Це дозволить вам збирати більше електроенергії вранці та ввечері, коли споживання, як правило, найвище.
Однак важливо розуміти, що багато будівельників і модернізаторів не мають жодних можливостей у цьому відношенні, оскільки орієнтація фотоелектричних систем, як правило, визначається обмеженнями планування та існуючою формою даху.
Мінімальні втрати при оптимальному куті нахилу
Коли кут нахилу фотоелектричної системи є сприятливим, інша орієнтація призведе лише до незначних втрат. Якщо сонячні модулі встановлені під кутом від 30 до 35 градусів, вихід електроенергії не впаде більш ніж на п'ять-десять відсотків протягом року, якщо вони повністю орієнтовані на схід або захід. При меншому нахилі (від 10 до 20 відсотків) врожайність навіть падає в середньому лише на 5 відсотків.
Іншими словами, чим крутіший нахил модулів на даху, тим важливіше, щоб вони були звернені на південь, якщо це можливо. Якщо кут нахилу більш пологий, орієнтація менш важлива.
Азимутальний кут понад 90 градусів, як правило, не рекомендується
Якщо фотоелектрична система не може бути орієнтована на південь, схід або захід, слід ретельно проаналізувати доцільність придбання такої системи, оскільки її продуктивність, як правило, значно нижча. За винятком горизонтально встановлених модулів, такі системи зазвичай генерують на 30-50% менше електроенергії. У багатьох випадках не варто компенсувати це встановленням модулів на більшій площі.
Сприятливий кут нахилу даху для вашої фотоелектричної системи
Кут нахилу вашої фотоелектричної системи, так само як і її орієнтація, має великий вплив на продуктивність. При оптимальній орієнтації на південь кут нахилу повинен становити від 20 до 50 градусів. Якщо орієнтація змінюється на схід або захід, сприятливий діапазон зменшується. Якщо фотоелектрична система орієнтована на південний захід або південний схід, кут нахилу повинен становити від 20 до 40 градусів, а при більших відхиленнях від південного меридіана (нуль градусів) сприятливим вважається кут нахилу від нуля до 20 градусів. У цих діапазонах врожайність, як правило, не більше ніж на п'ять відсотків нижча.
Врахування снігового навантаження та ефекту самоочищення
Як згадувалося на початку, пошук оптимальної орієнтації фотоелектричних модулів завжди передбачає знаходження компромісу. Крім теоретичної продуктивності, необхідно враховувати й інші фактори. Візьмемо, наприклад, очікуване снігове навантаження. Якщо сніг не зійде самостійно, він може пошкодити модулі і потемніти сонячні батареї. Щоб запобігти цьому, нахил даху для фотоелектричної системи повинен бути не менше 30 градусів. Те ж саме стосується і опор колекторів при монтажі модулів на плоскому даху.
Якщо не очікується великої кількості снігу, трохи крутіший нахил може бути корисним, оскільки він збільшує ефект самоочищення. Це означає, що достатньо лише дощу, щоб змити бруд з модулів. Це працює при куті нахилу не менше 12-15 градусів і, як і оптимальна орієнтація фотоелектричної системи, сприяє підвищенню врожайності.
Слідкуйте за затіненням фотомодулів
Навіть при оптимальній орієнтації та куті нахилу фотоелектрична система може виробляти менше електроенергії, ніж очікувалося. Це часто відбувається через тіні, які затемнюють частини системи і впливають на її продуктивність, зменшуючи заощадження або дохід, а також економічну ефективність.
Важливо: враховуйте затінення протягом усього року, а не лише під час проектування. Подумайте про майбутню зиму, коли сонце ледь підніметься над горизонтом. Якщо біля будинку є високі кущі, дерева, будівлі або навіть гори, вони можуть відкидати довгі тіні протягом дня в холодну пору року і ставити під загрозу ефективність заходів.
Наша порада: моделювання під час проектування системи
Затінення фотомодулів, нахил даху та орієнтація фотоелектричної системи є важливими факторами. Щоб максимізувати дохідність, доручіть експертам провести моделювання, яке уважно вивчить вашу будівлю і врахує всі ці моменти. Вони врахують структурні та природні елементи і визначать на комп'ютері оптимальну орієнтацію та нахил вашої фотоелектричної системи. Це особливо корисно для великих систем для нових будівель і реконструкцій. У старих будівлях, однак, мало можливостей для коригування, якщо дах повинен залишатися таким, яким він є. Тоді це питання найкращого використання наявного простору та адаптації технології сонячної енергетики до нього.
Корисно знати: Сонячні системи, що стежать за сонцем, можна встановлювати навіть на землі або на плоскому даху. Вони мають рухомі опори колекторів, які оптимізують орієнтацію сонячних модулів відповідно до положення сонця.
FAQ: Поширені запитання про фотоелектричну орієнтацію
В ідеалі ваша система повинна бути орієнтована на південь, щоб сонце падало на модулі під оптимальним кутом протягом тривалого періоду року. Якщо нахил сприятливий (до 40 градусів), то при відхиленні на схід або захід (-90 і +90 градусів) можна очікувати лише незначних втрат. Як правило, можлива втрата від 80 до 90 % фактичної врожайності.
Щоб виробляти багато електроенергії цілий рік, модулі слід встановлювати під кутом від 30 до 40 градусів. Якщо кут більш пологий, відхилення будуть менш значними. Взимку системи, встановлені під гострим кутом, генерують більше енергії, оскільки сонце тоді знаходиться нижче на горизонті.
Однією з причин цього може бути затінення фотоелектричної системи. Якщо дерева, будівлі або інші об'єкти відкидають довгі тіні, продуктивність може бути низькою, незважаючи на хорошу орієнтацію. Щось подібне відбувається, коли взимку випадає багато снігу або коли ефект самоочищення не працює і на модулях накопичуються відкладення забруднення повітря.
