Як розрахувати ККД сонячної батареї

Основне питання, яке цікавить потенційних покупців сонячних електростанцій – який ККД (коефіцієнт корисної дії) сонячних панелей. На сьогодні виробники пропонують сонячні батареї, ефективність яких не перевищує 22%, проте вчені в усьому світі активно працюють над тим, щоб підвищити цей показник. По суті, саме від ефективності сонячних панелей залежить, скільки електроенергії отримає споживач від тієї чи іншої кількості батарей.

Що таке ККД сонячної електростанції

Коефіцієнт корисної дії сонячної електростанції – це співвідношення обсягу електроенергії, яку виробляє сонячна батарея в одиницю часу, до кількості сонячного випромінювання, що впливає на панель. Коефіцієнт вимірюється у відсотках.
Ефективність сонячної станції залежить від якості збірки панелей і матеріалу, який використовується для виготовлення фотоелементів.

Середній показник ККД становить

● Батареї з аморфного кремнію – до 7%;● Тонкоплівкові приймачі на телуриді кадмію 4-го покоління – до 16%;● Тонкоплівкові приймачі на телуриді кадмію 6-го покоління – до 18%;● Тонкоплівкові приймачі останнього покоління на основі сульфідів селену, галію, індію – до 20%;● Полікристалічні панелі – до 20%;● Монокристалічні фотоелементи – до 22%.
Коефіцієнт корисної дії сонячних панелей розраховується виходячи з ідеальних умов освітленості, тому в реальності він дещо нижчий. Як видно з переліку, зараз оптимальне поєднання ціни та якості – це сонячні батареї з полікристалічними фотоелементами. Якщо розраховувати середньорічну ефективність, то тут лідирують сонячні станції з тонкоплівковими фотоелементами. Їх виготовляють методом напилення шарів селену, галію, індію та міді (CIGS), або ж шару телуриду кадмію (CdTe). На сьогоднішній день установкою таких панелей в Україні займається лише компанія SolarMAX і кілька інших фірм.
Розробки вчених вже зараз дають змогу істотно збільшити ефективність СЕС. Проводяться експерименти зі зміною кількості шарів і комбінування, впровадження нових технологій і хімічних елементів. Наочний приклад – сонячні електростанції, які використовуються в космічній галузі. Вони мають ККД до 40%, а новітні лабораторні зразки показують ефективність 47%. Але поки що подібні панелі занадто дорогі й не актуальні для комерційного використання. Теоретично цей показник можна довести до позначки 87% і більше, однак, це питання далекого майбутнього.

Як розрахувати ККД сонячної батареї

У технічній документації виробники сонячних панелей вказують ККД модуля і фотоелементів. Ці значення отримують експериментальним шляхом у стандартних умовах. Як правило – це сонячний потік потужністю 1 кВт/кв. м за температури фотоелементів 25 градусів Цельсія. На практиці ККД може бути вищим або нижчим. У наших умовах ефективність сонячних станцій дещо нижча через особливості погоди.
Постачальники обладнання для компанії SolarMAX випробовують кожну батарею, а результати вносять у документацію. Так вони підтверджують якість своєї продукції і гарантують відповідність показників заявленим параметрам. З цього випливає, що характеристики кожної панелі насправді унікальні, навіть якщо фотоелементи зроблені з одного і того ж матеріалу, а панелі однакові за розміром.

Для розрахунку ККД сонячної панелі існує проста формула:

ККД = Р/10S, де:
Р – продуктивність (потужність) модуля;S – площа панелі.
Через те, що між фотоелементами є відстань, ефективність одного елемента вища за ефективність сонячної панелі.

Що впливає на ККД сонячної електростанції

Ефективність сонячних панелей за останні 50 років збільшилася всього в чотири рази. Хоча теоретично їхній потенціал наближається до 100%. Але це в ідеальних умовах, а в реальності на ККД впливає безліч чинників.
Фактори, що впливають на ККД СЕС:● Погодні умови – хмари, дощ і сніг знижують показник на 25%;● Пора року – через перегрів влітку ефективність фотоприймачів менша на 3-5%;● Кут впливу сонячних променів – найкраще, якщо панелі працюватимуть на прийом світла з південного боку;● Розташування – панелі не повинні перекривати одна одну, поруч не повинно бути сторонніх об'єктів, що закривають сонце навіть на короткий час;● Особливості матеріалів, з яких виготовлені фотоприймачі – оптимальний вибір – це тонкоплівкові багатошарові фотоприймачі. Кремнієві фотоелементи дешевші, але не такі ефективні, полікристалічні панелі досить дорогі;● Чистота робочих поверхонь панелей – потрібно стежити за тим, щоб панелі не були покриті пилом, брудом, снігом тощо. Професіонали SolarMAX знають, як встановлювати сонячні батареї, щоб забруднення змивалися природним чином.
Сонячні електростанції в більшості регіонів України максимально ефективно працюють не більше 6 місяців на рік. Крім того, слід брати до уваги обмежений робочий ресурс фотоелементів і так звану деградацію. У середньому ККД сонячних панелей знижується на 0,5-3% на рік. З цієї причини не слід купувати б/в електростанції, а краще замовити СЕС у фахівців, наприклад, в компанії SolarMAX. Досвідчені менеджери проконсультують у будь-який зручний час, розрахують ККД та інші параметри сонячної електростанції відповідно до потреб споживача та умов експлуатації.