Все о солнечных панелях: сколько дают энергии, могут ли питать весь дом и когда неэффективны

Если вы раздумываете, стоит ли использовать солнечные панели, один из первых вопросов, который следует задать: сколько электроэнергии они действительно могут вырабатывать? Ответ зависит от нескольких ключевых факторов: от эффективности и мощности фотоэлементов до местоположения дома и количества солнечного света, попадающего на его крышу, пишет independent.co.uk.

От чего зависит количество энергии, генерируемой солнечной панелью

На количество электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью, влияет несколько факторов.

Мощность панели

Большинство современных бытовых фотоэлементов имеют мощность от 350 до 450 Вт. Этот показатель соответствует максимальной выходной мощности в идеальных условиях. Например, панель мощностью 400 Вт может генерировать до 400 Вт энергии при прямом солнечном свете.

Эффективность

Современные солнечные панели преобразуют от 15% (в бюджетном сегменте) до 25% солнечного света в электричество. Модели с более высокой эффективностью генерируют больше энергии из того же количества света, а значит, потребителю потребуется меньше панелей для достижения той же производительности.

Продолжительность светового дня

Южные регионы Украины получают больше солнечного света, чем северные, что влияет на общую выработку. На юге может ежегодно вырабатываться до 1200 кВт⋅ч, а на севере 850–900 кВт⋅ч.

Ориентация и наклон

Панели, обращенные на юг под углом 30–40 градусов, обычно производят больше всего электроэнергии. Установки, ориентированные на восток и запад, тоже работают хорошо, хотя выработка может снизиться на 10–15% по сравнению с установками, ориентированными на юг.

Температура и затенение

Солнечные панели лучше всего работают в более прохладных условиях. Избыточное тепло может немного снизить эффективность, а частичное затенение от деревьев или дымоходов может снизить общую выработку энергии на 10% и более.

Потери в системе

Инверторы, кабели и общий износ могут привести к небольшому снижению эффективности, обычно около 5–10%. Пыль и мусор на панелях также могут снизить поглощение солнечного света.

Средняя выработка солнечных панелей: на примере Великобритании

Типичная солнечная панель мощностью 400 Вт генерирует около 350–400 кВт⋅ч электроэнергии в год, в зависимости от места жительства, угла наклона крыши и наличия затенения в доме. Это составляет примерно 1 кВт·ч в день в среднем, чего достаточно для питания стиральной машины, работы холодильника с морозильной камерой в течение 24 часов или многократной зарядки электровелосипеда, поясняют авторы на примере Великобритании.

Таким образом, система мощностью 4 кВт (около 10 панелей) может вырабатывать от 3400 до 4200 кВт·ч в год, что примерно соответствует годовому потреблению типичной семьи. Если дом энергоэффективен или люди используют электричество преимущественно в дневное время, солнечные панели могут покрыть большую часть потребления и даже позволить отправлять излишки электроэнергии обратно в сеть.

Сколько энергии вырабатывает солнечная панель в день

Суточная выработка сильно варьируется в зависимости от сезона. В среднем солнечная панель мощностью 400 Вт вырабатывает 1,2–1,6 кВт⋅ч в день, хотя в длинные летние дни этот показатель может увеличиваться до 3 кВт⋅ч, а зимой опускаться ниже 1 кВт⋅ч (на примере Великобритании).

В реальных условиях эксплуатации общий показатель сильно зависит от привычек домохозяйства и настроек системы. Например, домовладелец из Уилтшира Джастин Уэбб, использующий солнечную систему мощностью 4,5 кВт с домашним аккумулятором, говорит, что его массив вырабатывает около 30–35 кВт⋅ч в день летом и 5–6 кВт⋅ч зимой.

"Летом панели в течение дня напрямую питают аккумулятор, и мы обеспечиваем весь дом бесплатной солнечной энергией", — объясняет он. "К вечеру аккумулятор полностью заряжен, и он питает все здание всю ночь".

Эти различия показывают, почему данные о суточной выработке лучше всего рассматривать в зависимости от сезона: солнечная энергия достигает пика в период с апреля по сентябрь, а интеллектуальное управление аккумуляторами помогает поддерживать энергонезависимость в темные месяцы.

Могут ли солнечные панели обеспечить электроэнергией весь дом?

Да, это возможно при наличии достаточного количества панелей и системы накопления энергии. Многие дома с 10-12 панелями и аккумулятором могут покрыть большую часть своей годовой потребности в электроэнергии, говорится в материале.

Солнечная электростанция Джастина Уэбба в Уилтшире — хороший пример того, как это работает на практике. Зимой он использует аккумулятор для стабилизации расходов, заряжая его ночью по недорогому тарифу для электромобилей около 9 пенсов за кВт⋅ч (4,27 грн), накапливая около 10 кВт⋅ч примерно за 80 пенсов (38 грн) за ночь.

В летние месяцы панели Уэбба генерируют достаточно энергии, чтобы ежедневно заряжать аккумулятор и обеспечивать его дом электроэнергией, а также нагревать воду с помощью системы iBoost, которая отводит излишки солнечной энергии.

"Восемь месяцев в году мне вообще не нужен газ для горячей воды", — говорит он. "Панели питают дом, греют воду и даже заряжают автомобиль".

Его экспортируемая электроэнергия летом часто компенсирует постоянные расходы, то есть он платит за электроэнергию в этот период мало или совсем ничего.

Такое сочетание солнечных панелей и аккумуляторных батарей позволяет таким домохозяйствам, как семья Уэбба, достигать практически полной энергетической самодостаточности большую часть года, особенно в сочетании с разумными тарифами и эффективными бытовыми приборами.

Сколько электроэнергии производят солнечные панели зимой?

Солнечные панели продолжают работать зимой, но их выработка значительно снижается, обычно на 60–70% по сравнению с летом. Это связано с более коротким световым днем, меньшим углом падения солнечных лучей и большей облачностью.

В декабре и январе панель мощностью 400 Вт может вырабатывать всего 0,4–0,6 кВт⋅ч в день по сравнению с 2–3 кВт⋅ч в июле. Крыши, выходящие на юг, на юге Англии лучше всего работают в холодные месяцы.

Как рассчитать потенциальную выработку солнечной энергии

Вы можете оценить, сколько электроэнергии будут производить ваши солнечные панели, используя простую формулу: мощность системы (кВт) × годовая выработка солнечной энергии (кВт⋅ч/кВт⋅пик) = годовая выработка.

В Великобритании средняя выработка солнечной энергии составляет от 850 до 1100 кВт⋅ч/кВт⋅пик, с более высокой интенсивностью солнечного излучения на юге. Например: система мощностью 4 кВт × 950 кВт⋅ч/кВт⋅пик = 3800 кВт⋅ч/год.

Уэбб использовал этот подход при планировании своей системы. Перед установкой он изучил исторические данные о солнечной энергии в своем регионе с помощью бесплатных онлайн-инструментов, сравнивая оценки выработки, полученные от нескольких установщиков, со средними показателями солнечного света в регионе. Затем он рассчитал мощность аккумулятора и солнечной батареи, исходя из своего дневного потребления электроэнергии зимой, чтобы гарантировать, что его дом сможет работать преимущественно на солнечной энергии круглый год.

"Я рассчитал, сколько энергии я потребляю в типичный день, и построил систему, исходя из этого", — говорит он. "Главное — подобрать аккумулятор с учетом вашего ежедневного использования, но не более, иначе вы переплатите за ненужную вам емкость".

У большинства компаний, устанавливающих солнечные панели, есть бесплатный онлайн-калькулятор. Профессиональные установщики солнечных панелей также могут провести эти расчеты.

Как тип и технология солнечных панелей влияют на выходную мощность

Не все солнечные панели одинаковы, уверяют авторы статьи.

• Монокристаллические панели: самые эффективные (до 23%), идеально подходят для ограниченного пространства на крыше
• Поликристаллические панели: немного менее эффективные (около 18–20%), но более доступные
• Тонкопленочные панели: легкие и гибкие солнечные панели, но, как правило, с более низкой выходной мощностью
• Новые технологии, такие как гетеропереходные (HJT) и солнечные элементы TOPCon, обеспечивают еще большую эффективность и долговечность.

Как максимально эффективно использовать солнечную энергию

Чтобы максимально эффективно использовать систему, необходимо:

1. содержать фотоэлементы в чистоте и не допускать попадания мусора;
2. установить солнечную батарею для накопления избыточной энергии для последующего использования;
3. использовать интеллектуальные счетчики и приложения для мониторинга выработки;
4. включать приборы в дневное время, чтобы напрямую использовать собственную солнечную энергию.

Выводы

Каждая солнечная панель обычно производит от 350 до 450 кВт⋅ч в год, в зависимости от ее мощности и местоположения. Таким образом, стандартная система мощностью 4 кВт может покрыть большую часть годового потребления среднего домохозяйства, особенно в сочетании с аккумулятором. Чем эффективнее панели и чем качественнее их установка, тем выше энергетическая независимость и экономия.