Исследование в Эдмонтоне показывает, что снег лишь незначительно влияет на производительность солнечных батарей
Перевод статьи об исследовании эффективности годовой генерации зависящей от угла наклона солнечных панелей
ЭДМОНТОН - Пятилетнее исследование, проведенное программой Технологического института Северной Альберты (NAIT) по альтернативной энергетике, показало, что воздействие снегопада приводит только к трехпроцентной потере солнечной энергии.
Тим Мэтьюз, технолог, ответственный за исследование NAIT, сказал, что предыдущие прогнозы предполагали 20-процентную потерю в производстве энергии из-за накопления снега.
Вместо этого исследование показало, что наклон солнечных панелей оказывает большее влияние, чем количество снегопадов. По словам Мэтьюза, скопление грязи и пыли на панелях может повлиять на производственные потери больше, чем снег.
«Мы понятия не имели, - говорит Мэтьюз. «Очевидно, мы сильно переоценили».
Исследование снега с эталонной решеткой было запущено в 2012 году в сотрудничестве с администрацией города Эдмонтон и Обществом солнечной энергии Альберты. Двенадцать солнечных модулей были установлены на крыше театра Шоу в кампусе NAIT, чтобы измерить влияние снега на систему и влияние наклона каждой панели на выработку энергии.
Мэтьюз говорит, что реальные потери в производстве были намного меньше, чем прогнозировалось, а ежегодная потеря производительности в три процента была «наихудшим случаем», зафиксированным при самом низком наклоне - 14 градусов. В Эдмонтоне он обнаружил, что солнечные батареи лучше всего работают, когда они смотрят на юг.
«Чем меньше угол наклона, тем больше снега на нем удерживается», - говорит Мэтьюз. «Чем выше мы поднимались, тем меньше снега было».
Мэтьюз отмечает, что 75% солнечной энергии в Эдмонтоне вырабатывается в летние месяцы, что уже делает солнечный свет в зимние месяцы менее значительным.
«Мы говорим только о 25-процентном куске пирога для начала, - говорит Мэтьюз.
Это делает очистку от снега солнечных батарей зимой просто не стоящей усилий.
Вместо этого наклон панелей определяет результат производства.
Мэтьюз сказал, что угол наклона солнечных панелей обычно должен соответствовать широте города, поэтому оптимальный угол Эдмонтона будет около 53 градусов.
«Мы не можем покупать стеллажи под таким углом», - говорит Мэтьюз. «Для нашей фиксированной системы в Альберте неизменяемый наклон будет составлять 45 градусов, потому что мы можем купить недорогие стеллажи для этого».
Тем не менее, по словам Мэтьюза, в Эдмонтоне очень мало зданий, которые могут быть размещены под углом 45 градусов.
По словам Мэтьюза, поскольку солнечные панели не подходят для крутых крыш, в тени или при взгляде на север здесь, в Эдмонтоне, они не всегда являются практическим решением, а когда дело доходит до экономики, солнечная энергия все еще является новой отраслью. в среде с преобладанием ископаемого топлива.
Тем не менее Мэтьюз надеется, что исследование внесет вклад в то, чтобы сделать возобновляемые источники энергии более доступными и осуществимыми в будущем.
«Никто из нас не ожидает, что цены на энергоносители останутся такими низкими, как через 20 лет», - говорит Мэтьюз. «По мере роста цен на энергию солнечные панели могут стать все более и более жизнеспособными».
Удивительно, но альбертанцы были очень взволнованы солнечной энергией, добавляет Мэтьюз.
«Вы говорите кому-то, что у него большое коммерческое здание, и он хочет отложить часть своих затрат на электроэнергию», - говорит Мэтьюз. «Солнечная энергия привлекательна, но сработает ли она?»
перевод статьи с сайта https://www.thestar.com
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 |
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?
Испытательный стенд солнечной батареи продемонстрировал, 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 Оптимальный угол наклона (лето)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