Усе про сонячні панелі: скільки дають енергії, чи можуть живити весь будинок і коли неефективні

Якщо ви роздумуєте, чи варто використовувати сонячні панелі, одне з перших запитань, яке слід поставити: скільки електроенергії вони дійсно можуть виробляти? Відповідь залежить від кількох ключових чинників: від ефективності та потужності фотоелементів до місця розташування будинку і кількості сонячного світла, що потрапляє на його дах, пише independent.co.uk.

Від чого залежить кількість енергії, що генерується сонячною панеллю

На кількість електроенергії, що виробляється сонячною панеллю, впливає кілька факторів.

Потужність панелі

Більшість сучасних побутових фотоелементів мають потужність від 350 до 450 Вт. Цей показник відповідає максимальній вихідній потужності в ідеальних умовах. Наприклад, панель потужністю 400 Вт може генерувати до 400 Вт енергії при прямому сонячному світлі.

Ефективність

Сучасні сонячні панелі перетворюють від 15% (у бюджетному сегменті) до 25% сонячного світла в електрику. Моделі з вищою ефективністю генерують більше енергії з тієї ж кількості світла, а отже, споживачеві знадобиться менше панелей для досягнення тієї самої продуктивності.

Тривалість світлового дня

Південні регіони України отримують більше сонячного світла, ніж північні, що впливає на загальне вироблення. На півдні може щорічно вироблятися до 1200 кВт⋅год, а на півночі 850-900 кВт⋅год.

Орієнтація та нахил

Панелі, звернені на південь під кутом 30-40 градусів, зазвичай виробляють найбільше електроенергії. Установки, орієнтовані на схід і захід, теж працюють добре, хоча вироблення може знизитися на 10-15% порівняно з установками, орієнтованими на південь.

Температура і затінення

Сонячні панелі найкраще працюють у більш прохолодних умовах. Надмірне тепло може трохи знизити ефективність, а часткове затінення від дерев або димоходів може знизити загальне вироблення енергії на 10% і більше.

Втрати в системі

Інвертори, кабелі та загальний знос можуть призвести до невеликого зниження ефективності, зазвичай близько 5-10%. Пил і сміття на панелях також можуть знизити поглинання сонячного світла.

Середній виробіток сонячних панелей: на прикладі Великої Британії

Типова сонячна панель потужністю 400 Вт генерує близько 350-400 кВт⋅год електроенергії на рік, залежно від місця проживання, кута нахилу даху та наявності затінення в будинку. Це становить приблизно 1 кВт-год на день у середньому, чого достатньо для живлення пральної машини, роботи холодильника з морозильною камерою протягом 24 годин або багаторазового заряджання електровелосипеда, пояснюють автори на прикладі Великої Британії.

Таким чином, система потужністю 4 кВт (близько 10 панелей) може виробляти від 3400 до 4200 кВт-год на рік, що приблизно відповідає річному споживанню типової сім'ї. Якщо будинок енергоефективний або люди використовують електрику переважно в денний час, сонячні панелі можуть покрити більшу частину споживання і навіть дозволити відправляти надлишки електроенергії назад у мережу.

Скільки енергії виробляє сонячна панель на день

Добове вироблення сильно варіюється залежно від сезону. У середньому сонячна панель потужністю 400 Вт виробляє 1,2-1,6 кВт⋅год на день, хоча в довгі літні дні цей показник може збільшуватися до 3 кВт⋅год, а взимку опускатися нижче 1 кВт⋅год (на прикладі Великобританії).

У реальних умовах експлуатації загальний показник сильно залежить від звичок домогосподарства і налаштувань системи. Наприклад, домовласник із Вілтшира Джастін Вебб, який використовує сонячну систему потужністю 4,5 кВт із домашнім акумулятором, каже, що його масив виробляє близько 30-35 кВт⋅год на день влітку і 5-6 кВт⋅год взимку.

"Влітку панелі протягом дня безпосередньо живлять акумулятор, і ми забезпечуємо весь будинок безкоштовною сонячною енергією", — пояснює він. "До вечора акумулятор повністю заряджений, і він живить всю будівлю всю ніч".

Ці відмінності показують, чому дані про добове вироблення найкраще розглядати залежно від сезону: сонячна енергія досягає піку в період з квітня до вересня, а інтелектуальне управління акумуляторами допомагає підтримувати енергонезалежність у темні місяці.

Чи можуть сонячні панелі забезпечити електроенергією весь будинок?

Так, це можливо за наявності достатньої кількості панелей і системи накопичення енергії. Багато будинків із 10-12 панелями та акумулятором можуть покрити більшу частину своєї річної потреби в електроенергії, йдеться в матеріалі.

Сонячна електростанція Джастіна Вебба у Вілтширі — хороший приклад того, як це працює на практиці. Взимку він використовує акумулятор для стабілізації витрат, заряджаючи його вночі за недорогим тарифом для електромобілів близько 9 пенсів за кВт⋅год (4,27 грн), накопичуючи близько 10 кВт⋅год приблизно за 80 пенсів (38 грн) за ніч.

У літні місяці панелі Вебба генерують достатньо енергії, щоб щодня заряджати акумулятор і забезпечувати його будинок електроенергією, а також нагрівати воду за допомогою системи iBoost, яка відводить надлишки сонячної енергії.

"Вісім місяців на рік мені взагалі не потрібен газ для гарячої води", — каже він. "Панелі живлять будинок, гріють воду і навіть заряджають автомобіль".

Його експортована електроенергія влітку часто компенсує постійні витрати, тобто він платить за електроенергію в цей період мало або зовсім нічого.

Таке поєднання сонячних панелей і акумуляторних батарей дає змогу таким домогосподарствам, як сім'я Вебба, досягати практично повної енергетичної самодостатності більшу частину року, особливо в поєднанні з розумними тарифами та ефективними побутовими приладами.

Скільки електроенергії виробляють сонячні панелі взимку?

Сонячні панелі продовжують працювати взимку, але їхній виробіток значно знижується, зазвичай на 60-70% порівняно з літом. Це пов'язано з коротшим світловим днем, меншим кутом падіння сонячних променів і більшою хмарністю.

У грудні та січні панель потужністю 400 Вт може виробляти всього 0,4-0,6 кВт⋅год на день порівняно з 2-3 кВт⋅год у липні. Дахи, що виходять на південь, на півдні Англії найкраще працюють у холодні місяці.

Як розрахувати потенційне вироблення сонячної енергії

Ви можете оцінити, скільки електроенергії вироблятимуть ваші сонячні панелі, використовуючи просту формулу: потужність системи (кВт) × річний виробіток сонячної енергії (кВт⋅год/кВт⋅пік) = річний виробіток.

У Великій Британії середнє вироблення сонячної енергії становить від 850 до 1100 кВт⋅год/кВт⋅пік, з більш високою інтенсивністю сонячного випромінювання на півдні. Наприклад: система потужністю 4 кВт × 950 кВт⋅год/кВт⋅пік = 3800 кВт⋅год/рік.

Вебб використовував цей підхід під час планування своєї системи. Перед установкою він вивчив історичні дані про сонячну енергію у своєму регіоні за допомогою безкоштовних онлайн-інструментів, порівнюючи оцінки виробітку, отримані від кількох установників, із середніми показниками сонячного світла в регіоні. Потім він розрахував потужність акумулятора і сонячної батареї, виходячи зі свого денного споживання електроенергії взимку, щоб гарантувати, що його будинок зможе працювати переважно на сонячній енергії цілий рік.

"Я розрахував, скільки енергії я споживаю в типовий день, і побудував систему, виходячи з цього", — говорить він. "Головне — підібрати акумулятор з урахуванням вашого щоденного використання, але не більше, інакше ви переплатите за непотрібну вам ємність".

У більшості компаній, що встановлюють сонячні панелі, є безкоштовний онлайн-калькулятор. Професійні установники сонячних панелей також можуть провести ці розрахунки.

Як тип і технологія сонячних панелей впливають на вихідну потужність

Не всі сонячні панелі однакові, запевняють автори статті.

• Монокристалічні панелі: найефективніші (до 23%), ідеально підходять для обмеженого простору на даху
• Полікристалічні панелі: трохи менш ефективні (близько 18-20%), але більш доступні
• Тонкоплівкові панелі: легкі та гнучкі сонячні панелі, але, як правило, з більш низькою вихідною потужністю
• Нові технології, такі як гетероперехідні (HJT) і сонячні елементи TOPCon, забезпечують ще більшу ефективність і довговічність.

Як максимально ефективно використовувати сонячну енергію

Щоб максимально ефективно використовувати систему, необхідно:

1. утримувати фотоелементи в чистоті та не допускати потрапляння сміття;
2. встановити сонячну батарею для накопичення надлишкової енергії для подальшого використання;
3. використовувати інтелектуальні лічильники і додатки для моніторингу вироблення;
4. вмикати прилади в денний час, щоб безпосередньо використовувати власну сонячну енергію.

Висновки

Кожна сонячна панель зазвичай виробляє від 350 до 450 кВт⋅год на рік, залежно від її потужності та місця розташування. Таким чином, стандартна система потужністю 4 кВт може покрити більшу частину річного споживання середнього домогосподарства, особливо в поєднанні з акумулятором. Що ефективніші панелі та що якісніше їхнє встановлення, то вища енергетична незалежність та економія.